KR101298615B1

KR101298615B1 - 미세입자 포집장치

Info

Publication number: KR101298615B1
Application number: KR1020110099376A
Authority: KR
Inventors: 이인철; 김도헌; 구자예; 김윤곤; 강문중; 이지형
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-08-26
Also published as: KR20130035106A

Abstract

본 발명은 미세입자 포집장치에 관한 것으로서, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디와, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 바디의 내부에 배치되는 이너바디와, 바디의 내부 이너바디의 상류 측에 배치되되 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 바디의 내면으로 안내하는 스월러와, 이너바디와 바디 사이를 통과하는 유체에 포함된 미세입자를 포집하는 필터를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 풍압 손실 및 유량 감소를 억제할 수 있고 공기 중의 미세입자를 포집할 수 있다.

Description

미세입자 포집장치{PARTICLES COLLECTING APPARATUS}

본 발명은, 미세입자 포집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 풍압 및 유량 손실을 억제할 수 있도록 한 미세입자 포집장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 공기 중에는 공기 성분 이외의 이물질이 존재할 수 있다.

공기 오염은 공기 중의 이물질이 인간 및 동물의 활동에 악영향을 줄 수 있는 상태로 과도하게 증가된 상태를 의미할 수 있다.

이러한 공기 오염은 대기 오염과 실내 공기 오염으로 구분될 수 있다.

대기 오염은 공장의 배기 가스 및 자동차의 배기 가스에 의해 주로 발생할 수 있다.

실내 공기 오염은, 산소의 감소 및 일산화 탄소의 증가, 온도 및 습도의 상승, 공중 부유 미립자의 증가, 음이온 감소 등을 포함할 수 있다.

한편, 공기 중의 미세입자 등 이물질을 제거하거나 이물질의 양을 감소시키는 방법으로 공기필터가 이용될 수 있다. 상기 공기필터는 공기압 회로 관로 도중에 설치되어 공기 중의 미세입자와 같은 이물질을 제거하는 장치의 일종이다.

그런데, 이러한 종래의 공기 필터는 공기 유로를 차단하도록 설치되어 공기는 통과시키고 공기 중의 미세입자를 포집하도록 되어 있어, 유로 저항이 증가하여 풍압 손실 및 유량 감소가 발생할 수 있다. 이에 기인하여, 공기를 송풍하는 팬의 용량이 증가할 뿐만 아니라 소음이 증가할 수 있다.

KR

10-2009-0057869

A

따라서, 본 발명은, 풍압 손실 및 유량 감소를 억제할 수 있고 공기 중의 미세입자를 포집할 수 있는 미세입자 포집장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디; 내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 상기 바디의 내부에 배치되는 이너바디; 상기 바디의 내부 상기 이너바디의 상류 측에 배치되되, 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 상기 바디의 내면으로 안내하는 스월러; 및 상기 이너바디와 상기 바디 사이를 통과하는 유체에 포함된 미세입자를 포집하는 필터;를 포함하는 미세입자 포집장치를 제공한다.

여기서, 상기 이너바디와 상기 바디 사이에는 유체의 유동속도를 증가시키는 벤튜리부가 구비되어 구성될 수 있다.

상기 벤튜리부는 상기 바디의 반경방향을 따라 서로 이격 배치된 복수 개로 구성될 수 있다.

상기 바디는 유동단면적이 확장되는 확장부를 구비하며, 상기 이너바디는 상기 유체의 유동방향을 따라 하류측으로 향할수록 유동단면적이 증가하게 형성될 수 있다.

상기 이너바디의 후방에 배치되는 후방필터를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 이너바디의 내부에 상기 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 상기 이너바디의 내면으로 안내하는 후방스월러를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 후방필터는 중앙이 관통 형성될 수 있다.

상기 필터 및 상기 이너바디를 통과한 유체를 안내하는 안내관을 더 포함하하여 구성될 수 있다.

상기 후방필터는 상기 필터를 통과한 유체가 통과할 수 있게 상기 이너바디의 반경방향을 따라 외측으로 확장 형성되게 구성될 수 있다.

상기 후방필터는 상기 안내관의 내면에 접촉되게 확장된 외경을 구비하게 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 다른 분야에 따르면, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디; 내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 상기 바디의 내부에 배치되는 이너바디; 상기 바디의 내부 및 상기 이너바디의 내부에 상기 유체의 유동방향에 각각 경사지게 구비되어 상기 유체를 상기 바디의 내면 및 상기 이너바디의 내면으로 각각 안내하는 복수의 스월러; 상기 이너바디와 상기 바디 사이에 구비되어 유체의 유동속도를 증가시키는 벤튜리부; 및 상기 벤튜리부의 하류측 및 상기 이너바디의 하류측에 각각 배치되어 유체에포함된 미세입자을 포집하는 필터;를 포함하는 미세입자 포집장치가 제공된다.

여기서, 상기 벤튜리부는 상기 바디의 반경방향을 따라 서로 이격되게 복수로 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체를 바디의 내면으로 안내하여 유체 중의 미세입자를 포집하도록 함으로써 풍압 손실을 줄일 수 있고 유량 감소를 억제하면서 유체 중의 미세 입자를 포집할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 입자 포집장치의 부분절취 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,
도 4는 도 1의 유체의 유동을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 사용상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세입자 포집장치의 부분절취사시도,
도 7은 도 6의 단면도,
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 단면도,
도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른 단면도,
도 10은 도 6의 공기유동을 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 7의 사용상태를 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 7의 후방필터의 변형례를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 포집장치는, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디(110)와, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 상기 바디(110)의 내부에 배치되는 이너바디(130)와, 상기 바디(110)의 내부 상기 이너바디(130)의 상류 측에 배치되되 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 상기 바디(110)의 내면으로 안내하는 스월러(140)와, 상기 이너바디(130)와 상기 바디(110) 사이를 통과하는 유체에 포함된 미세입자를 포집하는 필터(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 바디(110)는 내부에 유체의 이동 경로를 형성할 수 있다.

예를 들면, 상기 바디(110)는 미리 설정된 직경을 구비한 관(pipe)으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 바디(110)의 직경은 유체의 유량을 고려하여 적절히 설정될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 바디(110)는, 유체의 유동방향을 따라 미리 설정된 직경(D)을 구비하고 상류측에 배치되는 직관부(111)와, 상기 직관부(111)의 하류측에 유체의 유동단면적이 확장되게 형성되는 확장부(121)를 구비할 수 있다.

상기 직관부(111)는 미리 설정된 직경 및 길이를 가지게 구성될 수 있다. 상기 직관부(111)의 일 측에는 연결을 위한 플랜지(flange)(115)가 마련될 수 있다. 상기 플랜지(115)에는 복수의 관통공(116)이 구비될 수 있다. 상기 관통공(116)에는 상기 바디(110)의 체결 또는 연결을 위한 체결부재(예를 들면 볼트, 리벳 등)(미도시)가 삽입될 수 있다.

상기 확장부(121)는, 예를 들면, 상기 직관부(111)의 직경에 비해 점진적으로 직경이 확장되는 확장구간(122a), 확장된 직경이 유지되는 유지구간(122b), 상기 유지구간(122b)에 비해 직경이 점진적으로 감소되는 감소구간(122c)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 감소구간(122c)은 감소된 직경이 유지되고 후술할 벤튜리부(160)가 구비되는 벤튜리구간(122d)을 구비할 수 있다.

상기 바디(110)의 내부에는 내부에 유체의 이동 경로를 형성하는 이너바디(130)가 구비될 수 있다.

상기 이너바디(130)는, 예를 들면, 내부에 유체의 이동경로가 형성되는 관(pipe) 형상으로 구성될 수 있다. 상기 이너바디(130)는 상기 바디(110)에 비해 축소된 길이 및 외경을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 이너바디(130)는 상기 바디(110)의 확장부(121)의 내측에 배치될 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, 상기 이너바디(130)는 상기 유체의 이동 방향을 따라 상류측에서 하류측으로 향할수록 내부의 유체의 유동단면적이 증가하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 이너바디(130)는 절두된 원추형 관상체로 구성될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 외면(132)에는 상기 유체의 유동을 안내하는 안내면(132)을 구비할 수 있다.

상기 이너바디(130)는 소정 두께를 가지게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 이너바디의 외면(132)과 내면(134)은 반경 방향을 따라 서로 이격되게 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 이너바디(130)의 외부의 유체의 상기 이너바디의 내부 진입이 상대적으로 곤란하게 되어 유체가 상기 이너바디(130)의 외부로 더욱 효과적으로 안내될 수 있다.

여기서, 상기 확장부(121)의 최대 내경은 상기 바디(110)의 직관부(111)의 내경(D)의 대략 2배(2D) 내지 2.5배(2.5D)로 구성될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 입구의 내경은 상기 바디(110)의 직관부(111)의 내경의 1/6배(D/6) 내지 1/8 배(D/8)로 구성될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 입구는 상기 확장부(121)의 시작지점으로부터 대략 상기 바디(110)의 내경(D)의 1배(D) 내지 1.5배(1.5D) 정도 이격 거리를 두고 이격되어 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 유체 중에 포함된 미세입자가 상기 이너바디(130)와 상기 확장부(121) 사이 공간(공동)으로 유도되어 포집 성능이 제고될 수 있다.

한편, 상기 바디(110)의 내부에는 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 바디(110)의 내면으로 안내하는 베인 또는 스월러(swirler)(140)(이하, "스월러(140)"로 표기함)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 유체의 내부에 포함된 미세입자가 원심력(의 작용)에 의해 상기 바디(110)의 내면 측으로 이동되어 상기 바디(110)의 내면측이 중앙측에 비해 상기 미세입자가 밀집될 수 있다. 상기 바디(110)의 내측에 주로 밀집된 미세입자는 상기 바디(110)의 내면을 따라 후방 영역으로 이동될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스월러(140)는 상기 바디(110)의 내면으로부터 반경 방향을 따라 돌출된 복수 개로 구성될 수 있다. 상기 각 스월러(140)는, 예를 들면, 대략 직사각 판 형상으로 구현될 수 있다. 본 실시예에서 상기 스월러(140)는 6개로 구성된 경우를 예시하고 있다. 상기 각 스월러(140)는 상기 바디(110)의 내부의 유체의 이동방향에 경사지게 각각 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 각 스월러(140)는 상기 유체의 이동방향에 대해 대략 60도의 경사각(θ1)을 가지고 배치될 수 있다. 또한, 상기 각 스월러(140)는 반경방향에 대해 미리 설정된 경사각(θ2)을 가지고 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 각 스월러(140)는 상기 바디(110)의 반경방향에 대해 대략 30도 경사각(θ2)을 가지게 구성될 수 있다.

상기 바디(110)의 후방 단부에는 상기 바디(110)와 상기 이너바디(130) 사이를 통과하는 유체에 포함된 이물질 또는 미세입자(이하, "미세입자"로 표기함)를 포집하는 필터(filter)(150)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 스월러(140)에 의해 상기 바디(110)의 내(경)면측으로 이동되어 상기 바디(110)의 내면을 따라 이동된 미세입자를 포집할 수 있다.

한편, 상기 바디(110)의 후방영역에는 상기 바디(110)의 내부를 유동하는 유체의 차압을 발생시키는 벤튜리(venturi)부(160)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 벤튜리부(160)의 하류(후방) 영역의 유체의 압력의 맥동을 줄일 수 있어 상기 벤튜리부(160)의 하류측 유체의 압력이 거의 일정하게 유지될 수 있다.

상기 벤튜리부(160)는 상기 바디(110)의 원주방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 벤튜리부(160)는, 상기 이너바디(130)의 외면에 돌출형성되는 제1돌기부(163)와, 상기 제1돌기부(163)와 상호 협조적으로 유로를 축소시키는 벤튜리부형성부재(165a)를 구비할 수 있다.

상기 벤튜리부형성부재(165a)에는 상기 제1돌기부(163)에 대응되게 돌출된 제2돌기부(167)가 구비될 수 있다. 상기 벤튜리부형성부재(165a)는, 상기 바디(110)의 내면에 접촉되게 형성되는 외면(166b)과, 상기 제2돌기부(167)의 하류 측 유로가 확장되게 형성되는 내면(166a)을 구비하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 벤츄리형성부재의 내면(166a)은 상기 이너바디(130)의 외면(132)과의 간격이 증가되게 형성될 수 있다. 이에 의해, 오리피스(제1돌기부(163) 및 제2돌기부(167) 사이) 통과시 발생한 유체의 압력 손실을 줄일 수 있거나, 또는 유체의 압력을 회복시킬 수 있다. 여기서, 상기 벤튜리부(160)가 구비되는 구간의 길이는 적절히 조절될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 바디(110)의 내부로 유체가 유입될 수 있다. 여기서, 상기 유체는 미세입자를 포함한 공기일 수 있다. 상기 바디(110)의 내부로 유입된 유체는 상기 바디(110)의 길이방향을 따라 유동될 수 있다. 상기 바디(110)의 내부를 유동하는 유체 중 일부는 상기 스월러(140)에 의해 원심력이 발생되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유체 중 일부는 상기 바디(110)의 내면을 따라 회전(선회)하면서 상기 바디(110)의 하류(후방) 측으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 유체 중 공기 성분에 비해 상대적으로 질량이 큰 미세입자(예를 들면, 먼지, 분진, 입자상 부유물질 등)는 원심력의 작용으로 상기 바디(110)의 내면 가까이 이동(밀집)될 수 있다.

상기 바디(110)의 내부에서 하류로 이동된 유체 중 일부는 상기 바디(110)의 확장부(121)와 상기 이너바디(130) 사이의 공동에서 재순환될 수 있다.

상기 바디(110)의 내부에서 하류로 이동된 유체 중 다른 일부는 상기 이너바디(130)의 내부로 유입되어 외부로 배출될 수 있다.

상기 확장부(121)의 내부에서 재순환된 유체는 상기 벤튜리부(160)에 의해 압력이 강하되면서 일정한 압력으로 상기 필터(150)를 통과할 수 있다. 이때, 상기 유체에 포함된 미세입자는 상기 필터(150)에 의해 포집되고, 유체는 상기 필터(150)를 통과하여 배출될 수 있다.

한편, 본 실시예의 미세입자 포집장치는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하는 환기장치 또는 배기장치에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 본 실시예의 미세입자 포집장치는 아파트 또는 건물의 주차장의 환기장치에 구비될 수 있다. 본 실시예의 미세입자 포집장치의 바디(110)의 내부로 차량의 배기 가스 등에 의해 오염된 공기가 유입될 수 있다. 실내의 오염된 공기는 상기 바디(110)의 내부를 따라 유동하고, 상기 바디(110)의 내부의 공기 중 일부는 상기 스월러(140)에 의해 상기 바디(110)의 내면으로 이동될 수 있다. 이동된 공기는 상기 벤튜리부(160)를 경유하고 상기 필터(150)를 통해 공기 중의 미세입자(예를 들면 먼지, 오염물질 등)가 포집될 수 있다. 미세입자가 제거된 공기는 외부로 방출될 수 있다. 상기 바디(110)의 내부의 공기 중 나머지는 상기 이너바디(130)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

한편, 본 실시예의 미세입자 포집장치는 버너 등 연소장치의 급기부(미도시)에 구비될 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 미세입자 포집장치의 후단에는 미세입자가 전부 또는 일부 제거된 공기를 연소장치의 급기부 등으로 안내하는 안내관(175)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 바디(110)의 직관부(111)를 통해 유입된 공기는 스월러(140)에 의해 상기 바디(110)의 내면으로 안내될 수 있다. 안내된 공기는 상기 벤튜리부(160) 및 필터(150)를 경유하면서 공기 중 미세입자는 필터(150)에 의해 포집되고 필터(150)를 통과한 공기가 안내관(175)을 따라 연소장치의 급기부에 제공될 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

전술 및 도시한 실시예와 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 동일한 참조부호를 부여하고 일부 구성에 대한 중복되는 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략될 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세입자 포집장치는, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디(110)와, 내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 상기 바디(110)의 내부에 배치되는 이너바디(130)와, 상기 바디(110)의 내부 및 상기 이너바디(130)의 내부에 상기 유체의 유동방향에 각각 경사지게 구비되어 상기 유체를 상기 바디(110)의 내면 및 상기 이너바디(130)의 내면으로 각각 안내하는 복수의 스월러(140)와, 상기 이너바디(130)와 상기 바디(110) 사이에 구비되어 유체의 유동속도를 증가시키는 벤튜리부(160)와, 상기 벤튜리부(160)의 하류측 및 상기 이너바디(130)의 하류측에 각각 배치되어 유체에 포함된 미세입자를 포집하는 필터(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 바디(110)는 내부에 유체의 이동경로가 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 바디(110)는, 소정 직경을 구비한 직관부(111)와, 상기 직관부(111)의 하류 측에 유체의 유동단면적이 확장되게 형성되는 확장부(121)를 구비할 수 있다.

상기 확장부(121)는, 예를 들면, 상기 직관부(111)의 직경에 비해 점진적으로 직경이 확장되는 확장구간(122a), 확장된 직경이 유지되는 유지구간(122b), 상기 유지구간(122b)에 비해 직경이 점진적으로 감소되는 감소구간(122c)을 구비할 수 있다. 상기 감소구간(122c)은 축소된 직경을 유지하며 후방으로 소정 돌출된 벤튜리구간(122d)을 구비할 수 있다.

상기 바디(110)의 내부에는 이너바디(130)가 구비될 수 있다.

상기 이너바디(130)는 일 영역이 상기 바디(110)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 이너바디(130)는 원형 단면의 파이프(pipe)로 구성될 수 있다.

상기 이너바디(130)는 상류 측에서 하류 측으로 향할수록 점진적으로 크기가 증가하게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이너바디(130)는 대략 절두(截頭)된 원추형 관상체로 구성될 수 있다.

상기 이너바디(130)는 상기 바디(110)의 외측으로 연장된 연장부(135)를 더 구비할 수 있다.

상기 이너바디(130)는 상기 유체의 유동을 안내하는 안내면(132)을 구비할 수 있다. 상기 안내면(132)은 상기 이너바디(130)의 외면(132)에 형성될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 내면(134)은 상기 외면(132)으로부터 반경방향을 따라 내측으로 이격되게 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 유체의 내부 진입이 상대적으로 곤란하게 되어 유체가 상기 이너바디(130)의 외부로 효과적으로(또는 더 많이) 안내될 수 있다.

상기 스월러(140)는 상기 바디(110) 및 상기 이너바디(130)의 내부에 각각 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 바디(110) 및 이너바디(130)의 내부를 따라 유동하는 유체에 각각 원심력을 부여하여 상기 바디(110)의 내면 및 상기 이너바디(130)의 내면으로 각각 안내할 수 있다. 특히, 유체 중에 포함된 상대적으로 질량이 큰 미세입자들이 상기 바디(110) 및 이너바디(130)의 내면으로 각각 이동됨으로써 미세입자들의 포집이 용이하게 될 수 있다.

상기 스월러(140)는, 예를 들면, 상기 바디(110)의 내부에 구비되는 전방스월러(141)와, 상기 이너바디(130)의 내부에 구비되는 후방스월러(142)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전방스월러(141)는 상기 바디(110)의 직관부(111)의 내부에 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 바디(110)의 직관부(111)를 따라 유동하는 유체 중 상대적으로 질량이 큰 미세입자를 상기 바디(110)의 중앙영역에서 상기 바디(110)의 내면 측으로 이동시킬 수 있다.

상기 전방스월러(141)는 대략 직사각 판 형상으로 구성될 수 있다.

상기 전방스월러(141)는 복수 개로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전방스월러(141)는 도 8에 도시된 바와 같이, 6개로 구성될 수 있다. 상기 전방스월러(141)는 상기 유체의 이동방향에 대해 대략 60도 정도 경사각(θ1)을 가지게 배치될 수 있다. 또한, 상기 전방스월러(141)는 상기 바디(110)의 반경방향에 대해 대략 30도 정도의 경사각(θ2)을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 후방스월러(142)는 상기 이너바디(130)의 내부에 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체 중 상대적으로 질량이 큰 미세입자를 상기 이너바디(130)의 내면 측으로 이동시킬 수 있다.

상기 후방스월러(142)는 상기 이너바디(130)의 내면에 접촉될 수 있게 일 측(외측)이 경사지게 형성된 사각 판 상으로 형성될 수 있다.

상기 후방스월러(142)는 복수 개로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 후방스월러(142)는 도 9에 도시된 바와 같이, 6개로 구성될 수 있다.

상기 후방스월러(142)는 상기 유체의 이동방향에 대해 대략 60도 정도 경사각(θ1)을 가지게 구성될 수 있다.

상기 후방스월러(142)는 상기 이너바디(130)의 반경방향에 대해 대략 30도 정도 경사각(θ2)을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 바디(110) 및 이너바디(130)의 후방영역에는 필터(150)가 각각 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 각 스월러(141,142)에 의해 상기 바디(110) 및 상기 이너바디(130)의 각 내면으로 이동된 미세입자를 포집할 수 있다.

상기 필터(150)는, 예를 들면, 상기 바디(110)의 후방에 구비되는 전방필터(151)와, 상기 이너바디(130)의 후방에 배치되는 후방필터(152)를 포함할 수 있다.

상기 전방필터(151)는 상기 바디(110)와 상기 이너바디(130) 사이를 차단하게 배치될 수 있다. 상기 전방필터(151)는 고리형상을 구비할 수 있다.

상기 후방필터(152)는 상기 이너바디(130)의 후방을 차단하게 배치될 수 있다.

상기 후방필터(152)는 중앙이 관통되게 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 바디(110) 및/또는 상기 이너바디(130)의 내부를 따라 유동하는 유체의 압력이 상승하는 것을 억제할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 후방필터(152)는 상기 이너바디(130)의 외경으로부터 반경방향을 따라 소정 폭 축소된 내경을 구비하게 구성될 수 있다.

예를 들면, 상기 후방필터(152)는 중앙에 관통부(154)가 형성된 고리모양을 구비할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 이너바디(130)의 내부 압력 증가를 억제하면서 상기 이너바디(130)의 내면(내경면)으로 이동된 미세입자를 효과적으로 포집할 수 있다.

한편, 상기 바디(110)의 후방(하류)영역에는 벤튜리부(160)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 필터(150)의 상류(입구)측의 유체의 압력 맥동을 줄일 수 있어 유체의 압력이 거의 일정하게 유지될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 벤튜리부(160)는 상기 바디(110)의 확장부(121)와 상기 이너바디(130) 사이에 구비될 수 있다.

상기 벤튜리부(160)는, 상기 바디(110)의 반경방향을 따라 상호 이격된 복수 개로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 벤튜리부(160)는, 내측에 배치되는 내측벤튜리부(161)와, 상기 내측벤튜리부(161)의 외측에 배치되는 외측벤튜리부(162)를 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 벤튜리부(160)의 수는 상기 바디(110) 및/또는 이너바디(130)의 크기를 고려하여 적절히 조절될 수 있다.

상기 바디(110)와 상기 이너바디(130) 사이에는 상기 내측벤튜리부(161) 및 외측벤튜리부(162)를 형성할 수 있게 벤튜리부형성부재(165b)가 마련될 수 있다.

상기 내측벤튜리부(161)는, 상기 이너바디(130)에 반경방향을 따라 돌출되는 제1돌기부(163)와, 상기 벤튜리부형성부재(165b)의 일 측으로부터 상기 제1돌기부(163)에 대응되게 돌출되는 제2돌기부(167)를 구비할 수 있다.

상기 외측벤튜리부(162)는, 상기 바디(110)의 내면에 반경방향을 따라 돌출되는 제3돌기부(168)와, 상기 벤튜리부형성부재(165b)의 일 측으로부터 상기 제3돌기부(168)에 대응되게 돌출되는 제4돌기부(169)를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 벤튜리부형성부재(165b)는 하류측으로 향하여 점진적으로 폭이 감소되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 벤튜리부형성부재(165b)의 내면(166a)은 상기 이너바디(130)의 외면과 사이의 유체의 유동단면적이 점진적으로 증가되게 형성될 수 있다. 상기 벤튜리부형성부재(165b)의 외면(166b)은 상기 바디(110)의 내면과의 사이의 유체의 유동단면적이 점진적으로 증가되게 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 벤튜리부(160)의 각 오리피스(목)를 통과하면서 발생한 압력손실을 회복하거나 압력손실이 작아지게 할 수 있다. 여기서, 상기 유체의 유동방향을 따른 상기 벤튜리부(160)의 길이는 적절히 조절될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 바디(110)의 내부에 유체가 유입될 수 있다. 상기 유체는, 예를 들면, 미세입자를 포함하는 오염된 공기일 수 있다.

상기 바디(110)의 내부로 유입된 유체 중 일부는 상기 전방스월러(141)에 의해, 도 10에 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 바디(110)의 내면을 따라 회전(선회)하면서 후방으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 유체 중에 포함된 미세입자는 원심력에 의해 상기 바디(110)의 내면 측으로 이동되어 밀집될 수 있다.

상기 바디(110)의 내면을 따라 선회 유동된 유체는 상기 벤튜리부(160)를 통과할 수 있다. 이때, 상기 벤튜리부(160)를 통과한 유체는 상기 벤튜리부(160)의 작용에 의해 압력의 변화가 거의 발생하지 아니하고 일정한 압력을 유지할 수 있다.

상기 벤튜리부(160)를 통과한 유체 중 미세입자는 상기 전방필터(151)에 의해 포집되고, 상기 전방필터(151)의 후방으로는 미세입자가 제거된 유체가 배출될 수 있다.

한편, 상기 바디(110)의 내부로 유입된 유체 중 나머지는, 도 10의 실선 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 바디(110)의 중앙영역을 따라 이동될 수 있다.

상기 바디(110)의 중앙영역을 따라 이동된 유체는 상기 이너바디(130)의 내부로 유입될 수 있다. 상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체 중 일부는 상기 후방스월러(142)에 의해 상기 이너바디(130)의 내면 측으로 안내될 수 있다.

즉, 상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체 중 일부는, 도 10의 실선 화살표에 도시된 바와 같이, 상기 이너바디(130)의 내면을 따라 회전하면서 후방영역으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체에 포함된 미세입자는 원심력에 의해 상기 이너바디(130)의 내면 측으로 이동 및 밀집되어 후방영역으로 이동될 수 있다. 상기 이너바디(130)의 후방영역으로 이동된 유체 중의 미세입자는 상기 후방필터(152)에 의해 포집되고, 유체만이 상기 후방필터(152)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체 중 나머지는 상기 이너바디(130)의 중앙영역을 따라 이동되어 상기 후방필터(152)의 중앙을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

한편, 본 실시예의 미세입자 포집장치는 버너 등 연소장치의 급기부(미도시)에 구비될 수도 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 미세입자 포집장치의 후단에는 미세입자가 전부 또는 일부 제거된 공기를 연소장치 등으로 안내하는 안내관(175)이 연결될 수 있다.

상기 바디(110)의 직관부(111)를 통해 유입된 공기 중 일부는 전방스월러(141)에 의해 상기 바디(110)의 내면으로 안내되고 상기 벤튜리부(160) 및 전방필터(151)를 경유하면서 미세입자가 포집될 수 있다. 미세입자가 제거된 유체는 상기 안내관(175)으로 유입될 수 있다.

상기 바디(110)의 직관부(111)를 통해 유입된 공기 중 나머지는 상기 바디(110)의 중앙영역을 따라 이동 후 상기 이너바디(130)의 내부로 유입될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체 중 일부는 상기 후방스월러(142)에 의해 상기 이너바디(130)의 내면으로 안내되고, 상기 후방필터(152)에 의해 미세입자가 포집될 수 있다. 상기 후방필터(152)에 의해 미세입자가 제거된 유체는 상기 안내관(175)으로 유입될 수 있다.

상기 이너바디(130)의 내부로 유입된 유체 중 나머지는 상기 이너바디(130)의 중앙영역을 따라 이동된 후 상기 후방필터(152)를 지나 상기 안내관(175)으로 유입될 수 있다. 여기서, 상기 이너바디(130)의 중앙영역을 따라 이동된 유체는 상기 제1스월러(141)에 의해 미세입자가 상기 바디(110)의 내면으로 이동되고, 상기 제2스월러(142)에 의해 상기 이너바디(130)의 내면으로 이동된 상태이기 때문에, 상기 직관부(111)에 처음 유입된 유체에 비해 미세입자가 상대적으로 희박할 수 있다.

한편, 본 실시예의 미세입자 포집장치는, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 이너바디(130)의 최대외경에 비해 확장된 외경을 가지는 후방필터(152)를 포함할 수 있다. 상기 후방필터(152)는 상기 안내관(175)의 내면에 접촉되게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 후방필터(152)는, 상기 이너바디(130)의 내측에 배치되는 내측필터구간(153a)과, 상기 이너바디(130)의 외측에 배치되는 외측필터구간(153b)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 내측필터구간(153a)의 내측에는 관통부(154)가 구비될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 전방필터(151)를 통과한 유체는 상기 후방필터(152)(보다 구체적으로 후방필터(152)의 외측필터구간(153b))를 통과하면서 유체 중에 포함된 미세입자가 한번 더 포집 및 제거될 수 있다. 이에 의해, 미세입자의 포집 성능이 제고될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.

또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

110 : 바디 111 : 직관부
121 : 확장부 122a : 확장구간
122b : 유지구간 122c : 감소구간
122d : 벤튜리구간 130 : 이너바디
140 : 스월러 141 : 전방스월러
142 : 후방스월러 150 : 필터
151 : 전방필터 152 : 후방필터
160 : 벤튜리부 161 : 내측벤튜리부
162 : 외측벤튜리부 163 : 제1돌기부
165a,165b : 벤튜리부형성부재 167 : 제2돌기부
168 : 제3돌기부 168 : 제4돌기부

Claims

내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디;
내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 상기 바디의 내부에 배치되는 이너바디;
상기 바디의 내부 상기 이너바디의 상류 측에 배치되되, 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 상기 바디의 내면으로 안내하는 스월러; 및
상기 이너바디와 상기 바디 사이를 통과하는 유체에 포함된 미세입자를 포집하는 필터;
를 포함하는 미세입자 포집장치.
제1항에 있어서,
상기 이너바디와 상기 바디 사이에는 유체의 유동속도를 증가시키는 벤튜리부가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제2항에 있어서,
상기 벤튜리부는 상기 바디의 반경방향을 따라 서로 이격 배치된 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제2항에 있어서,
상기 바디는 유동단면적이 확장되는 확장부를 구비하며, 상기 이너바디는 상기 유체의 유동방향을 따라 하류측으로 향할수록 유동단면적이 증가하게 형성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이너바디의 후방에 배치되는 후방필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제5항에 있어서,
상기 이너바디의 내부에 상기 유체의 이동방향에 경사지게 배치되어 유체를 상기 이너바디의 내면으로 안내하는 후방스월러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제6항에 있어서,
상기 후방필터는 중앙이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제7항에 있어서,
상기 필터 및 상기 이너바디를 통과한 유체를 안내하는 안내관을 더 포함하는 미세입자 포집장치.
제8항에 있어서,
상기 후방필터는 상기 필터를 통과한 유체가 통과할 수 있게 상기 이너바디의 반경방향을 따라 외측으로 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
제9항에 있어서,
상기 후방필터는 상기 안내관의 내면에 접촉되게 확장된 외경을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.
내부에 유체의 이동 경로가 형성되는 바디;
내부에 유체의 이동 경로가 형성되고 상기 바디의 내부에 배치되는 이너바디;
상기 바디의 내부 및 상기 이너바디의 내부에 상기 유체의 유동방향에 각각 경사지게 구비되어 상기 유체를 상기 바디의 내면 및 상기 이너바디의 내면으로 각각 안내하는 복수의 스월러;
상기 이너바디와 상기 바디 사이에 구비되어 유체의 유동속도를 증가시키는 벤튜리부; 및
상기 벤튜리부의 하류측 및 상기 이너바디의 하류측에 각각 배치되어 유체에포함된 미세입자를 포집하는 필터;
를 포함하는 미세입자 포집장치.
제11항에 있어서,
상기 벤튜리부는 상기 바디의 반경방향을 따라 서로 이격되게 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 포집장치.