KR100721258B1 - 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치 - Google Patents
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Abstract
하나의 장치에서 원심력을 이용한 여과와 필터를 이용한 여과를 연속적으로 행하고 필터로 진입되는 물질들이 회전운동을 유지하도록 구성하는 것에 의하여 여과효율을 높이도록, 양쪽 측면이 폐쇄된 통형상으로 이루어지고 측면쪽 모서리에 근접한 원주면의 한쪽에 여과를 위한 물질이 유입되는 유입구가 형성되는 외통과, 양쪽 측면이 폐쇄된 통형상으로 이루어지고 상기 외통의 내부에 설치되며 외통의 내주면 및 유입구가 설치된 반대쪽 측면의 내면과 간격을 두고 위치하고 유입구가 설치된 쪽 측면에 이물질이 여과된 물질이 배출되는 배출구가 형성되는 내통과, 내통의 내부에 설치되고 내통의 내주면과 소정의 간격을 두고 위치하며 배출구 반대쪽의 측면을 외통의 내부 공간과 연통하도록 개방되고 배출구쪽의 측면은 폐쇄되며 둘레를 따라 필터가 설치되는 필터통과, 외통의 유입구 반대쪽 원주면의 한쪽에 설치되고 원심력에 의하여 분리되는 이물질이 배출되는 포집관과, 포집관의 출구가 내부에 위치하며 배출되는 이물질이 수집되는 포집통을 포함하는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치를 제공한다.
여과장치, 이물질, 필터, 원심력, 포집, 외통, 내통, 포집통, 집진기, 회전운동
Description
도 1은 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예를 나타내는 외통을 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예를 나타내는 외통과 내통을 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예를 나타내는 외통과 내통 및 필터통을 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예에 있서서 포집관의 역류방지부를 나타내는 저면도이다.
본 발명은 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원심력을 이용한 여과와 필터를 이용한 여과를 통하여 미세 먼지나 부유물질 등의 이물질을 각종 유체나 폐수, 폐유 등에서 효율적으로 여과하는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치에 관한 것이다.
일반적으로 각종 유체 또는 폐수, 폐유, 배기가스 등에는 미세 먼지나 부유 분진, 분말 또는 수분, 그을음, 입자상 물질 등의 다양한 이물질이 포함되어 있다. 따라서 각종 유체(액체와 액체, 액체와 고체, 기체와 고체, 기체와 액체 등이 혼합된 상태의 물질)를 효과적으로 사용하거나 폐수나 폐유 등을 재활용하기 위해서는 포함된 이물질을 여과하여 청정도(순도)를 향상시킬 필요가 있다.
종래에는 이물질의 여과효율을 높이고 청정도(순도)를 향상시키기 위하여, 1차 원심력을 이용하여 이물질을 여과하고, 2차 여과필터를 이용하여 이물질을 여과하는 과정으로 이물질을 여과하는 방식이 사용된다.
상기와 같은 종래 여과 방식에 의하면, 원심력을 이용하는 여과장치와 여과필터를 이용하는 여과장치가 각각 나뉘어 설치되므로, 설치공간을 많이 차지하고, 공정이 복잡하게 이루어지며, 비용이 많이 소요된다.
그리고 여과필터의 내부로 유입되는 분리할 물질이 회전운동이 아닌 직선운동으로 진입되므로, 단위 시간당 여과효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 장치에서 원심력을 이용한 여과와 필터를 이용한 여과를 연속적으로 행하고 필터로 진입되는 물질들이 회전운동을 유지하도록 구성하는 것에 의하여 여과효율을 높인 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치는 양쪽 측면이 폐쇄된 통형상으로 이루어지고 측면쪽 모서리에 근접한 원주면의 한쪽에 여과를 위한 물질이 유입되는 유입구가 형성되는 외통과, 양쪽 측면이 폐쇄된 통형상으로 이루어지고 상기 외통의 내부에 설치되며 상기 외통의 내주면 및 상기 유입구가 설치된 반대쪽 측면의 내면과 간격을 두고 위치하고 상기 유입구가 설치된 쪽 측면에 이물질이 여과된 물질이 배출되는 배출구가 형성되는 내통과, 상기 내통의 내부에 설치되고 상기 내통의 내주면과 소정의 간격을 두고 위치하며 상기 배출구 반대쪽의 측면을 상기 외통의 내부 공간과 연통하도록 개방되고 상기 배출구쪽의 측면은 폐쇄되며 둘레를 따라 필터가 설치되는 필터통과, 상기 외통의 유입구 반대쪽 원주면의 한쪽에 설치되고 원심력에 의하여 분리되는 이물질이 배출되는 포집관과, 상기 포집관의 출구가 내부에 위치하며 배출되는 이물질이 수집되는 포집통을 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 필터통의 외통 내부와 연통되는 측면에는 유입되는 물질이 나선형으로 회전하면서 이동하도록 안내하는 회전유도날개를 설치하는 것도 가능하다.
상기 필터통은 측면이 배출구를 폐쇄하지 않도록 내통의 측면으로부터 간격을 두고 설치된다.
다음으로 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 바람직 한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예는 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이. 통형상으로 이루어지고 원주면의 한쪽에 여과를 위한 물질이 유입되는 유입구(12)가 형성되는 외통(10)과, 통형상으로 이루어지고 상기 외통(10)의 내부에 설치되며 이물질이 여과된 물질이 배출되는 배출구(22)가 형성되는 내통(20)과, 상기 내통(20)의 내부에 설치되고 둘레를 따라 필터(32)가 설치되는 필터통(30)과, 원심력에 의하여 분리되는 이물질(2)이 배출되는 포집관(50)과, 배출되는 이물질(2)이 수집되는 포집통(60)을 포함하여 이루어진다.
상기에서 유입구(12)로 유입되는 여과를 위한 물질로는 고체가 포함된 기체, 고체가 포함된 액체, 비중이 다른 액체가 포함된 액체, 액체가 포함된 기체 등의 유체가 사용 가능하다. 예를 들면, 폐수나 폐유, 배기가스, 공업용수나 식수, 공기 등의 유체가 사용 가능하다.
상기 내통(20)은 외통(10)의 유입구(12)가 형성되는 쪽 측면에 설치되는 측면판(16)에 부착 설치되고, 상기 외통(10)의 유입구(12) 반대쪽 측면에 설치되는 측면판(14)으로부터는 간격을 두고 설치된다.
상기 외통(10)의 유입구(12)쪽 측면판(16)에는 상기 내통(20)의 내부와 연통되도록 배출구(22)가 설치된다.
상기 외통(10)은 양쪽 측면이 측면판(14), (16)에 의하여 폐쇄된 통형상으로 이루어진다.
상기 유입구(12)는 한쪽 측면판(16)쪽 모서리에 근접한 원주면의 한쪽에 설 치된다.
상기 유입구(12)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 외통(10) 원주면의 접선방향에 평행하게 설치하면, 유입되는 물질이 자연스럽게 원주면을 따라 나선방향으로 회전하게 되므로 바람직하다.
상기 외통(10)의 내면과 내통(20)의 외면 사이에는 이물질을 여과하기 위한 물질이 원심력을 받으며 나선형으로 이동하는 제1공간(A)이 형성되고, 상기 외통(10)의 측면판(14)과 내통(20) 사이에는 원심력에 의하여 이물질이 일부 여과된 물질이 상기 필터통(30)으로 이동하는 제2공간(B)이 형성된다.
즉 이물질을 여과하기 위한 물질은 상기 유입구(12)를 통하여 유입되어 제1공간(A)을 내통(20)과 외통(10) 사이의 링형상 공간을 나선형을 그리며 이동하고, 상기 제2공간(B)을 통과하여 상기 필터통(30)으로 이동하게 된다.
상기 포집관(50)은 제2공간(B)쪽인 상기 외통(10)의 유입구(12) 반대쪽 원주면의 한쪽에 설치된다.
상기 포집관(50)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 유입구(12)를 통하여 유입되어 나선형으로 회전하면서 이동하는 물질 중에 포함된 이물질이 원심력에 의하여 자연스럽게 배출될 수 있도록, 상기 외통(10) 원주면의 접선방향에 평행하게 설치하는 것이 바람직하다.
즉 상기 유입구(12)와 포집관(50)이 설치되는 방향은 서로 반대방향을 향하도록 설치한다. 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 유입구(12)를 시계반대방향으로 설치하는 경우 상기 포집관(50)은 시계방향으로 설치한다.
상기와 같이 설치되는 포집관(50)으로는 상기 제1공간(A)을 통과한 이물질 중에 원심력에 의하여 바깥쪽에 위치하게 되는 상대적으로 무게가 무거운 이물질(2)이 배출된다.
상기 포집통(60)은 상기 포집관(50)을 통과하여 배출된 이물질(2)을 수집하게 된다. 상기 포집통(60)은 상기 포집관(50)을 감싸서 밀봉하는 상태로 설치된다.
상기 포집통(60)으로 배출된 이물질(2)이 다시 포집관(50)을 통하여 제2공간(B)쪽으로 유입되지 않도록 포집관(50)의 끝부분에는 역류방지부(52)가 설치된다.
상기 역류방지부(52)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 포집관(50)의 끝부분을 원둘레를 따라 일정 간격을 두고 절단선을 형성하여 다수의 날개를 형성한 다음, 각 날개를 원주면에 대하여 일정 각도를 이루도록 비틀고, 끝부분 모서리를 중앙쪽으로 모이도록 굽히는 것에 의하여 형성한다.
상기에서 각 날개의 비트는 방향이 상기 제2공간(B)에 작용하는 원심력을 일으키는 유체의 흐름때문에 포집통(60) 내부에서 발생하는 소용돌이 기류의 방향과 반대방향을 이루도록 설정하면, 포집통(60)으로 배출된 이물질(2)이 소용돌이 기류의 영향으로 다시 부상되는 경우에도 역류방지부(52)의 날개에 부딪혀 제2공간(B)쪽으로의 유입이 방지된다.
상기 역류방지부(52)는 상기한 구성 이외에도 일반적으로 알려진 다양한 역류방지밸브의 구조를 응용하여 구성하는 것도 가능하다.
상기에서 포집통(60)을 포집관(50)에 분리가능하게 결합시키는 구성으로 설 치하면, 필요에 따라 포집통(60)을 포집관(50)으로부터 분리하여 내부에 적층된 이물질을 제거하는 것이 가능하다.
그리고 도면에 나타내지 않았지만, 상기 포집통(60)의 측면 또는 저면에는 개폐 가능하게 문을 설치하여 내부에 적층되는 이물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 구성된다.
상기 내통(20)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 한쪽 측면이 상기 외통(10)의 측면판(16)에 밀착되어 폐쇄된 상태로 설치되고, 반대쪽 측면은 상기 외통(10)의 측면판(14)으로부터 소정의 간격을 두고 위치하도록 설치된다.
상기 측면판(16)에 밀착된 내통(20)의 측면은 상기 측면판(16)에 설치되는 배출구(22)와 연통되도록 구성된다.
상기 배출구(22) 반대쪽에 위치하는 내통(20)의 측면은 상기 제2공간(B)의 물질이 직접 유입되지 않도록 상기 필터통(30)과의 사이를 링형상 측면판(24)을 이용하여 폐쇄한다.
상기 필터통(30)은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 한쪽 측면이 상기 링형상 측면판(24)에 밀착되어 설치되고, 반대쪽 측면은 상기 측면판(16)으로부터 소정의 간격을 두고 측면판(34)에 의하여 폐쇄된 상태로 설치된다.
상기 필터통(30)은 상기 측면판(16)에 브라켓(36)을 통하여 고정 설치된다.
상기 필터통(30)의 링형상 측면판(24)에 밀착되는 측면은 상기 제2공간(B)과 필터통(30) 내부의 제3공간(C)이 서로 연통되도록 개방된다.
상기 필터통(30)에는 원둘레를 따라 이물질을 여과하기 위한 원통형상의 필 터(32)가 설치된다.
상기 필터(32)로는 여과하기 위한 이물질 및 물질의 종류에 따라 다양하게 선택하여 실시하는 것이 가능하고, 멤브레인필터, 세그먼트필터, 활성탄필터, 부직포필터, 중공사막필터 등 다양한 종류가 사용 가능하다.
상기 필터통(30)은 필터(32)를 다수의 구멍이 형성되는 타공판이나 부직포 등에 의하여 내외면을 감싸 상태로 형성된다.
상기 필터통(30)의 외면과 내통(20)의 내면 사이에는 필터(32)를 통과한 물질이 이동하는 제4공간(D)이 형성되고, 상기 필터통(30)의 측면판(34)과 외통(10)의 측면판(16) 사이에는 배출구(22)와 연통되는 제5공간(E)이 형성된다.
따라서 상기 제2공간(B)으로부터 필터통(30) 내부의 제3공간(C)으로 유입되는 물질은 필터(32)를 통과하여 제4공간(D)으로 이동하고, 다시 제4공간(D)과 제5공간(E)을 통과하고, 상기 배출구(22)를 통하여 외부로 배출된다.
그리고 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 필터통(30)이 상기 외통(10)의 내부인 제2공간(B)과 연통되는 측면에는 유입되는 물질이 나선형으로 회전하면서 이동하도록 안내하는 회전유도날개(40)를 설치하는 것도 가능하다.
상기 회전유도날개(40)는 필터통(30)의 측면판(34)과 외통(10)의 측면판(14) 사이에 설치되는 중심축(48)에 의하여 지지된다.
상기 회전유도날개(40)는 다수의 날개체로 이루어지고, 상기 제2공간(B)으로부터 유입되는 물질에 방향성을 부여하도록 중심축(48)의 길이방향에 대하여 일정 각도로 비틀린 상태로 각 날개체가 설치된다.
따라서 상기 제2공간(B)으로부터 회전유도날개(40)를 통과하여 상기 제3공간(C)으로 유입되는 물질은 나선형으로 회전하면서 이동하게 되고, 그 운동상태를 유지하면서 필터(32)를 통과하게 된다.
상기 회전유도날개(40)는 회전이 구속된 상태로 설치하는 것이 효과적으로 물질의 이동을 안내하게 되므로 바람직하다. 상기 회전유도날개(40)를 회전가능하게 설치하는 경우에는 사용되는 베어링 등에 미세한 크기의 이물질이 침입하는 것이 가능하므로, 내구성이 현저하게 저하되고, 회전함에 따라 오히려 물질에 나선형의 운동을 안내하지 못하는 현상이 발생할 수도 있다.
그리고 도면에 나타내지 않았지만, 상기 유입구(12) 및/또는 배출구(22)에 연결되는 외부 배관에는 송풍장치나 펌프 등을 설치하여, 강제로 유입구(12)에서 배출구(22)쪽으로 이물질을 여과하기 위한 물질을 이동시키도록 구성된다.
다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 일실시예에 의한 여과과정을 도 3을 참조하여 설명한다. 도면에서 화살표는 유체의 흐름을 나타낸다.
먼저 외부 배관에 설치되는 송풍장치나 펌프 등을 작동시키면, 상기 유입구(12)로부터 배출구(22)를 향하여 유체의 흐름이 형성되고, 상기 유입구(12)를 통하여 이물질을 여과하기 위한 물질의 유입이 이루어진다.
상기와 같이 유입구(12)를 통하여 유입된 물질은 제2공간(B)으로부터 제3공간(C)으로 이동하게 되므로, 외통(10)과 내통(20) 사이에 링형상으로 형성되는 제1공간(A)에서는 나선방향으로 회전하면서 이동하게 되고, 이러한 이동과정에서 원심 력이 작용하게 된다.
상기에서 원심력이 작용하면, 유입된 물질에 포함된 무게가 무거운 이물질은 바깥쪽에 위치하게 되며, 이물질은 상기 제2공간(B)으로 이동되면서 포집관(50)으로 배출되어 포집통(60)에 수집된다. 상기 포집통(60)에 수집된 이물질(2)은 포집관(50)의 끝부분에 형성되는 역류방지부(52)에 의하여 재유입이 방지된다.
상기와 같이 제1공간(A) 및 제2공간(B)을 통과하면서 상기 유입구(12)를 통하여 유입된 물질에 포함된 이물질 중에 상대적으로 무게가 무거운 이물질들은 원심력에 의하여 분리되어 1차 여과가 이루어진다.
상기 제2공간(B)으로부터 제3공간(C)으로 이동하는 물질들은 상기 회전유도날개(40)를 통과하면서 다시 나선방향으로 회전하는 흐름을 형성하게 되고, 상기 필터통(30)의 필터(32)를 통과하여 제4공간(D)으로 이동하게 된다.
상기에서 제3공간(C)으로부터 제4공간(D)으로 이동하는 물질에 포함된 이물질은 상기 필터(32)를 통과하면서 2차로 이물질이 여과되어 순도(청정도)가 높아진다.
상기와 같이 원심력에 의한 1차 여과와 필터(32)에 의한 2차 여과가 이루어진 순도가 높은 물질은 제4공간(D)과 제5공간(E)을 통과하여 배출구(22)를 통하여 외부로 배출된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치는 소형으로 제작하여 차량의 배기가스에 포함된 매연이나 이물질을 제거하도록 배기관에 설치하는 것도 가능하며, 정수설비, 하수나 폐수처리설비, 공기정화장 치, 물질분리장치 등에 적용하여 사용하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치에 의하면, 원심력에 의한 1차 여과와 필터에 의한 2차 여과를 연속으로 행하므로, 이물질의 제거효율이 향상된다.
또 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치에 의하면, 원심력에 의한 여과장치와 필터에 의한 여과장치를 하나의 장치로 구성하면서 나이테형상으로 복층으로 설치하므로, 전체적인 크기를 최소화하는 것이 가능하고, 설치공간을 효율적으로 사용하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치에 의하면, 회전유도날개를 설치하여 필터를 통과하는 물질의 흐름을 나선형상으로 회전하도록 안내하므로, 필터를 통과하는 유동저항을 최소화하는 것이 가능하고, 단위시간당 여과효율을 향상시키는 것이 가능하다.
Claims (6)
- 양쪽 측면이 폐쇄된 통형상으로 이루어지고 측면쪽 모서리에 근접한 원주면의 한쪽에 여과를 위한 물질이 유입되는 유입구가 형성되는 외통과,양쪽 측면이 폐쇄된 통형상으로 이루어지고 상기 외통의 내부에 설치되며 상기 외통의 내주면 및 상기 유입구가 설치된 반대쪽 측면의 내면과 간격을 두고 위치하고 상기 유입구가 설치된 쪽 측면에 이물질이 여과된 물질이 배출되는 배출구가 형성되는 내통과,상기 내통의 내부에 설치되고 상기 내통의 내주면과 소정의 간격을 두고 위치하며 상기 배출구 반대쪽의 측면을 상기 외통의 내부 공간과 연통하도록 개방되고 상기 배출구쪽의 측면은 폐쇄되며 둘레를 따라 필터가 설치되는 필터통과,상기 외통의 유입구 반대쪽 원주면의 한쪽에 설치되고 원심력에 의하여 분리되는 이물질이 배출되는 포집관과,상기 포집관의 출구가 내부에 위치하며 배출되는 이물질이 수집되는 포집통을 포함하는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 필터통의 외통 내부와 연통되는 측면에는 유입되는 물질이 나선형으로 회전하면서 이동하도록 안내하는 회전유도날개를 설치하는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 필터통은 측면이 배출구를 폐쇄하지 않도록 내통의 측면으로부터 간격을 두고 설치되는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 외통의 내면과 내통의 외면 사이에는 유입구와 연통되며 이물질을 여과하기 위한 물질이 원심력을 받으며 나선형으로 이동하는 제1공간이 형성되고, 상기 외통의 배출구 반대쪽 측면과 내통 사이에는 제1공간과 연통되고 원심력에 의하여 이물질이 일부 여과된 물질이 상기 필터통으로 이동하는 제2공간이 형성되고, 상기 필터통의 내부에는 제2공간과 연통되는 제3공간이 형성되고, 상기 필터통의 외면과 내통의 내면 사이에는 필터를 통과한 물질이 이동하는 제4공간이 형성되고, 상기 필터통의 배출구쪽 측면과 외통의 배출구쪽 측면 사이에는 제4공간 및 배출구와 연통되는 제5공간이 형성되는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 포집관의 끝부분에는 역류방지부가 설치되고,상기 역류방지부는 포집관의 끝부분을 원둘레를 따라 일정 간격을 두고 절단선을 형성하여 다수의 날개를 형성한 다음, 각 날개를 원주면에 대하여 일정 각도를 이루도록 비틀고, 끝부분 모서리를 중앙쪽으로 모이도록 굽히는 것에 의하여 형 성되는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 필터통의 내부와 상기 외통의 내부가 연통되는 상기 필터통의 측면에는 유입되는 물질이 나선형으로 회전하면서 이동하도록 안내하는 회전유도날개가 설치되고,상기 회전유도날개는 다수의 날개체로 이루어지고, 유입되는 물질에 방향성을 부여하도록 길이방향에 대하여 일정 각도로 비틀린 상태로 각 날개체가 설치되는 원심력과 필터를 이용한 이물질 여과장치.
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