KR102041303B1

KR102041303B1 - 에어클리닝 장치

Info

Publication number: KR102041303B1
Application number: KR1020180088437A
Authority: KR
Inventors: 강연수
Original assignee: 주식회사 올스웰
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2038-07-30
Also published as: CN110772892A

Abstract

본 발명은 에어클리닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필터의 교체가 필요 없는 에어클리닝 장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에어클리닝 장치는 외부로 공기가 유입되는 경로상에 설치되는 하우징과, 하우징에 설치되어 공기를 여과하는 사이클론 유닛이 복수의 행과 열로 배열된 조립체, 조립체에 유입되는 공기를 안내는 공기안내수단 및 공기안내수단이 이탈하지 않도록 구비된 프레임을 포함한다.

Description

에어클리닝 장치{APPARAUST FOR AIR CLEANING}

본 발명은 에어클리닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필터의 교체가 필요 없는 에어클리닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기청정기는 공기를 흡입하여 공기중에 포함된 미세먼지 등의 이물질을 여과시켜 깨끗한 공기를 배출하는 장치이다.

이러한 공기청정기는 차량이나, 가정 및 사무실에 설치되어 공기를 정화시키는 역할을 하게 된다.

하지만 통상의 공기청정기는 공기를 여과하기 위한 필터가 설치되어야 한다. 이러한 필터로는 종이, 천 등을 사용하여 이물질을 걸러내는 건식과 철, 동, 유리의 섬유에 오일을 스며들게 하여 이물질을 부착시키는 습식이 있다

상기 공기청정기에 사용되는 필터는 제 때에 교체해주지 않으면 필터에 부착되는 이물질이 증가하게 되어 공기의 흡입시 저항이 커지거나 심지어는 공기가 유입되는 경로를 차단하기도 한다.

따라서 필터의 교체 없이 원심력을 이용하여 공기보다 비중이 큰 이물질을 제거하여 영구적으로 사용이 가능한 공기 청정기가 개발되었다.

이러한 사이클론형 공기 청정기의 일예가 일본국 특개 2001-73890호(이하, '선행기술문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.

선행기술문헌 1에 개시된 종래의 사이클론형 공기청정기는 도 9에 도시된 바와 같이 공기도입용 덕트(10)와 연결되어 일측으로 갈수록 내경이 확장되는 본체(2)와, 본체(2)의 하부에 고정되어 본체(2)의 내측으로 상단이 연장되는 공기배출부(6)와, 본체(2)의 입구(3)에는 유입되는 공기를 선회류로 만들어주는 선회핀(4)과, 공기배출부(6)의 상단부와 본체(2)의 하단부 사이에 형성되어 이물질을 포집하는 포집부(7) 및 상기 포집부(7)의 일부에는 형성되어 이물질을 배출하는 이물질 배출구(8)로 이루어진다.

따라서 본체(2)의 입구(3)를 통해 유입되는 공기는 선회핀(4)에 의해 선회류가 형성되고, 이 선회류에 의하여 공기보다 비중이 큰 이물질은 원심력에 의해 본체(2)의 내부벽을 따라 이동하면서 포집부(7)에 포집되며, 포집부(7)에 포집된 이물질은 이물질 배출구(8)를 통해 외부로 배출된다. 아울러 선회류 중심부의 이물질이 제거된 공기는 공기배출부(6)를 통해 필요한 곳으로 이동한다.

하지만 상기의 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 사이클론형 공기청정기는 단수의 사이클론을 이용함에 따라 효율 및 성능의 한계가 있다.

1. 일본국 특개 2001-73890호(2001. 3, 21 공개)

본 발명은 상기와 같은 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로, 입구에서의 압력손실을 최소화하면서 복수의 사이클론을 유닛을 결합할 수 있도록 된 멀티의 에어클리닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에어클리닝 장치는 외부로 공기가 유입되는 경로상에 설치되는 하우징과, 하우징에 설치되어 공기를 여과하는 사이클론 유닛이 복수의 행과 열로 배열된 조립체, 조립체에 유입되는 공기를 안내는 공기안내수단 및 공기안내수단이 이탈하지 않도록 구비된 프레임을 포함한다.

하우징은 상판, 상판과 평행하게 이격된 하판 및 상판과 하판을 연결하는 격벽을 포함한다. 상기 격벽에는 배출구가 형성되어 사이클론 유닛에서 배출된 이물질을 외부로 배출한다.

조립체는 복수의 사이클론 유닛이 행과 열로 배열된다.

사이클론 유닛은 사이클론 본체, 공기배출튜브, 플러그, 베인을 포함한다.

사이클론 본체는 원통형상으로 이루어지고 상판을 관통하며 내부에서 이물질의 분리가 이루어지고 하부의 개구를 통하여 분리된 이물질을 배출한다.

공기배출튜브는 하판을 관통하며 상부가 사이클론 본체의 내부로 연장되어 이물질이 배출된 공기가 외부로 배출된다.

플러그는 사이클론 본체의 입구 중앙에 설치되어 유입되는 공기를 반경방향으로 분산시킨다.

복수의 베인은 플러그에서 분산되는 공기에 선회류를 형성한다.

공기안내수단은 기류가이드이다.

기류가이드는 상단의 단면이 사각형이고 하단의 단면이 원형으로 이루어져 유입되는 공기 전체를 포집하고 사이클론 유닛으로 안내한다.

프레임은 단면이 사각형으로 이루어지며 기류가이드가 외부로 이탈하지 않도록 한다.

프레임에 기류가이드의 형상에 대응하도록 구비된 눈은 조립시 각 기류가이드가 제위치에 배열되도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 에어클리닝 장치는, 내부 공간으로서 파티클 배출 공간을 정의하도록 제1 벽(예컨대, 전술한 상판일 수 있음)과 제2 벽(예컨대, 전술한 하판일 수 있음)과 상기 제1 및 제2 벽 사이의 둘레벽(예컨대, 전술한 격벽일 수 있음)을 포함하고, 상기 파티클 배출 공간을 외부로 연통시키는 파티클 배출구가 형성된 하우징; 일단부에는 길이방향으로 개방되어 상기 제1 벽 밖으로 연통되는 입구가 형성되고, 타단부에는 상기 파티클 배출 공간으로 통하는 출구가 형성되는 원통형 본체(예컨대, 전술한 싸이클론 본체일 수 있음)와, 일단은 길이방향으로 개방되어 상기 본체 내에서 상기 본체 출구보다 상류에 위치하고 타단은 상기 제2 벽 밖으로 연통되는 공기배출튜브와, 상기 원통형 본체 내부에서 상기 공기배출튜브와 설정 거리만큼 떨어져 설치되어 유체 흐름을 선회시키는 복수의 베인을 포함하는 개별 싸이클론이 설정 간격을 가지고 서로 이격되어 복수로 설치된 멀티 싸이클론 집합체; 일단은 상기 개별 원통형 본체의 입구와 연통하는 원형 출구가 형성되고, 타단은 상기 원형 출구보다 더 큰 유로 단면적의 입구를 가지는 개별 기류안내수단(예컨대, 전술한 공기안내수단일 수 있음)이 적어도 상기 타단 측에서 서로 밀착되어 복수로 설치된 기류안내수단을 포함한다.

본 발명에 따른 에어클리닝 장치는 공기안내수단을 설치하여 공기가 사이클론 본체의 내부로 용이하게 유입되도록 함으로 멀티의 에어클리닝 장치이면서도 정화효율은 그대로 유지하고 입구에서의 압력손실을 감소시킴으로 사용동력을 절감하고 에너지 효율 증가시킬 수 있다.

더불어 본 발명에 따른 에어클리닝 장치는 프레임이 설치되어 기류가이드가 외부로 이탈하지 않는다.

또한 본 발명에 따른 에어클리닝 장치는 프레임에 눈이 현성되어 있으므로 기류가이드의 조립이 양호하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프레임이 분리된 에어클리닝 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치의 사이클론 유닛 내부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치의 조립체의 정면을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 A-A선을 절개한 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7의 A-A선을 절개한 정단면도이다.
도 9는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 사이클론형 공기청정기를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치는 외부로 공기가 유입되는 경로상에 설치되는 하우징(110)과, 하우징(110)에 설치되어 공기를 여과하는 사이클론 유닛(200)이 복수의 행과 열로 배열된 조립체 및 조립체에 유입되는 공기를 안내는 공기안내수단을 포함한다.

하우징(110)은 외부로부터 공기가 유입되는 경로 상에 설치되는 상판(112)과 상판(112)과 이격된 하판(114)과 상판(112)과 하판(114)의 둘레를 서로 연결하도록 형성된 격벽(116)으로 이루어진다.

여기서 상판(112)은 내부에 상기 사이클론 유닛(200)을 설치하기 위하여 행과 열로 복수의 상판관통구(113)가 형성된다. 또한 하판(114)은 상판(112)과 평행하게 설치되며 사이클론 유닛(220)을 설치하기 위하여 상판(112)과 대응하는 위치에 행과 열로 복수의 하판관통구(115)가 형성된다.

아울러 상판(112)과 하판(114)의 둘레 사이에는 격벽(116)이 형성된다. 여기서 격벽(116)의 상단은 상판(112)의 둘레와 연결되고 격벽의 하단은 하판(114)의 둘레와 연결되어 외부로 돌출되는 부분이 없도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 격벽(116)의 일부에 배출구(118)가 형성되어 사이클론 유닛(220)으로부터 배출되는 이물질을 외부로 배출한다. 아울러 사이클론 유닛으로 배출된 이물질이 중력에 의해서 하판(114)의 바닥에 도달하게 되므로 배출구(118)는 격벽(116)의 하부에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 행과 열로 배열된 사이클론 유닛(200)은 상판(112)을 관통하며 상부는 개방되고 하부는 폐쇄된 사이클론 본체(210)와, 하판(114)을 관통하고 상단이 사이클론 본체(210)의 내부에 도달하도록 연장되는 공기배출튜브(220)와, 사이클론 본체(210)의 입구 중앙에 위치하며 상부로 유입되는 공기를 반경방향으로 분산시키는 플러그(230)와, 플러그(230)로부터 반경방향으로 변곡되면서 사이클론 본체(210)의 내부벽까지 연장되어 사이클론 본체(210)로 유입되는 공기를 선회시키는 복수의 베인(240) 및 사이클론 본체(210)의 하부 원주면에 사이클론 본체(210)에서 유입된 공기로부터 원심력에 의해 분리된 이물질을 배출하도록 개구(212)로 이루어진다.

사이클론 본체(210)는 내부에 선회류의 형성이 용이하도록 원통형상으로 이루어지며 상부는 개방되고 하부는 밀폐되어 있다. 이러한 사이클론 본체(210)는 상판을 관통하도록 구비된다. 또한 사이클론 본체(210)의 하부는 밀폐되었지만 사이클론 본체(210)에서 이물질이 제거된 공기를 배출하기 위하여 공기배출튜브(220)가 하부를 관통하고 사이클론 본체(210)의 내부까지 연장된다.. 여기서 사이클론 본체(210)의 하부와 사이클론 본체(210)의 내부로 노출된 상기 공기배출튜브(220)의 상부 사이에는 반경방향으로 공간이 형성되며 이 공간에 이물질이 포집된다. 아울러 여기서 포집된 이물질을 외부로 배출하기 위한 개구(212)가 사이클론 본체(210)의 하부에 형성된다. 여기서 상기 사이클론 본체(210)의 하부에 형성된 개구(212)는 사이클론 본체(210)의 내부에서 이동하는 이물질이 제거된 공기가 간섭받지 않도록 공기배출튜브(220)의 상단보다 충분한 간격을 두고 형성되어야 한다.

공기배출튜브(220)는 원통형상으로 이루어지며 사이클론 본체(210)의 하부를 관통하여 내부까지 연장되도록 형성된다. 따라서 공기배출튜브(220)의 외경은 사이클론 본체(210)의 내경보다 작게 형성된다. 공기배출튜브(220)는 사이클론 본체(210)와 고정되고, 하판(114)의 하판관통구(115)에 끼워진다. 따라서 공기배출튜브(220)의 하부는 하판(114)의 외부로 노출된다.

플러그(230)는 사이클론 본체(210)의 입구 중앙에 위치하여 상부로 유입되는 공기가 반경방향으로 흘러갈 수 있도록 분산시킨다. 플러그(230)는 사이클론 본체(210)의 중앙으로 연장되는 복수의 베인(240)에 의해 사이클론 본체(210) 입구의 중앙에 자리를 잡을 수 있다. 플러그(230)는 사이클론 본체(210)의 입구로 유입되는 공기의 흐름이 원활하도록 콘이나 반구형 등 유선형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 아울러 플러그(230)에 유입된 공기가 분산되고 플러그(230)의 외주면을 따라 흘러가는 공기가 후단부에서 와류를 일으켜 압력이 떨어져 공기의 흐름을 방해하지 않도록 후단부를 반구형이나 콘 형상의 유선형으로 하는 것이 바람직하다.

복수의 베인(240)은 상기 플러그(230)로부터 반경방향으로 변곡되면서 사이클론 본체(210)의 내부벽까지 연장하게 되며 사이클론 본체(210)로 유입되는 공기가 선회를 형성하도록 한다. 베인(240)은 사이클론 본체(210)의 내부로 부터 유입된 공기가 선회류를 따라 원심력에 이해 이물질 잘 분리되도록 그 형상 및 크기가 고려되어야 한다.

공기안내수단은 조립체에 유입되는 공기를 안내하는 기류가이드(310)로서 사이클론 유닛(200)의 사이클론 본체(210) 상단에 안착된다. 여기서 기류가이드(310)는 본 실시예에서는 사이클론 유닛과 일체로 형성되어 있지만 필요에 따라 결합되거나 조립될 수 있다.

이러한 기류가이드(310)는 상단이 사각형 단면으로 이루어지고 하단은 원형 단면으로 이루어진다. 이와 같이 기류가이드(310)의 상단이 사각형 단면으로 이루어짐에 따라 복수의 기류가이드(310)를 행과 열로 배열하였을 때 공백이 발생하지 않게 된다. 또한 기류가이드(310)는 하단의 단면이 원형으로 이루어져 사이클론 본체(210)의 상단과 대응하게 된다. 따라서 본 에어클리닝 장치에 유입되는 공기를 원활하게 사이클론 유닛으로 안내할 수 있다.

싸이클론 본체(210)들은 하우징(110) 내부의 파티클 배출 공간에서 서로 설정 간격을 가지고 이격되어 배치됨으로써 싸이클론 본체(210)로부터의 파티클 배출 흐름에 방해가 되지 않는 것이 바람직하다. 이 경우 싸이클론 본체(210)들의 상단 입구들은 상판(112)에서 서로 이격될 수 밖에 없으며, 이로 인해 그 입구들 사이는 상판(210)에 의해 막히게 되며, 그러한 막힌 구조 때문에 공기 흐름에 대한 압력 손실을 유발시키는 문제를 가질 수 있다. 이를 방지하기 위해 전술한 복수의 기류가이드(310)가 설치되는 것이며, 전술한 압력 손실을 최소화할 수 있게 된다.

아울러 행과 열로 배열된 기류가이드는 외부로 이탈을 방지하기 위하여 사각형의 프레임(410)이 하우징(110)의 상단에 설치된다. 여기서 하우징(110)의 상단에 설치된 프레임(410)은 하우징(110)의 형상과 대응하도록 단면이 사각형이다.

또한 프레임(410)은 기류가이드(310)가 정확한 위치에 행과 열이 배열되도록 눈(412)이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 눈(412)의 크기는 기류가이드(310)의 형상과 대응되도록 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리닝 장치의 작동을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 외부로부터 유입된 공기는 기류가이드(310)을 통하여 사이클론 본체(210)의 내부로 유입된다. 이 때 사이클론 본체(210)로 유입된 공기는 기류가이드(310)가 유입되는 경로의 단면 전체에 걸쳐서 형성되어 있으므로 유입되는 공기가 모두 정화된다.

다음으로 사이클론 본체(210)로 유입된 공기가 플러그(230)에 도달하게 되면 반경방향으로 분산된다. 이 때 반경방향으로 분산된 공기는 복수의 베인(240)에 의해 선회류를 형성하면서 진행하게 된다.

이와 같이 선회류가 형성되면 공기중에 비중이 큰 이물질은 원심력에 의해서 중심으로부터 반경방향으로 이동하게 된다.

반경방향으로 이동한 이물질은 사이클론 본체(210)의 내주면을 따라 이동하게 되고, 내주면을 따라 이동하는 이물질은 개구(212)를 통하여 하우징(100)의 내부로 배출된다.

하우징(100)의 내부로 배출된 이물질은 하우징(100)의 격벽(116)에 형성된 배출구(118)를 통하여 외부로 배출된다.

한편 사이클론 본체(210)의 이물질이 제거된 공기는 공기배출튜브(220)를 따라 이동하여 이물질이 제거된 공기가 필요한 곳으로 이동한다.

110 : 하우징
200 : 사이클론 유닛
310 : 기류가이드
410 : 프레임

Claims

외부로부터 공기가 유입되는 경로 상에 설치되는 상판과 상기 상판과 이격된 하판과 상기 상판과 상기 하판의 둘레를 서로 연결하도록 형성되고 일부에 배출구가 형성된 격벽으로 이루어지는 하우징과;
상기 상판을 관통하며 상부는 개방되고 하부는 폐쇄된 사이클론 본체와, 상기 하판을 관통하며 상단이 상기 사이클론 본체의 내부에 도달하도록 연장되는 공기배출튜브와, 상기 사이클론 본체의 입구 중앙에 위치하며 상부로 유입되는 공기를 반경방향으로 분산시키는 플러그와, 상기 플러그로부터 반경방향으로 변곡되면서 사이클론 본체의 내부벽까지 연장되어 상기 사이클론 본체로 유입되는 공기를 선회시키는 복수의 베인 및 상기 사이클론 본체의 하부 원주면에 상기 사이클론 본체에서 유입된 공기로부터 원심력에 의해 분리된 이물질을 배출하도록 개구가 형성되어 이루어지는 사이클론 유닛을 복수의 행과 열로 배열한 조립체; 및
상기 조립체에 유입되는 공기를 안내하는 공기안내수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어클리닝 장치
청구항 1에 있어서,
상기 공기안내수단은 상기 사이클론 유닛의 상부에 안착되며 상단은 단면이 사각형이고 하단은 단면이 상기 사이클론 유닛의 사이클론 본체 상부에 대응하도록 원형으로 이루어지고 상기 상단과 하단이 연속적인 면을 이루도록 형성된 기류가이드인 것을 특징으로 하는 에어클리닝 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 하우징의 상부에 기류가이드가 외부로 이탈되지 않도록 설치되는 단면이 사각형인 프레임이 설치되는 것을 특징으로 하는 에어클리닝 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 프레임에는 상기 기류가이드를 구획하기 위한 눈이 형성된 것을 특징으로 하는 에어클리닝 장치.
내부 공간으로서 파티클 배출 공간을 정의하도록 제1 벽과 제2 벽과 상기 제1 및 제2 벽 사이의 둘레벽을 포함하고, 상기 파티클 배출 공간을 외부로 연통시키는 파티클 배출구가 형성된 하우징;
일단부에는 길이방향으로 개방되어 상기 제1 벽 밖으로 연통되는 입구가 형성되고, 타단부에는 상기 파티클 배출 공간으로 통하는 출구가 형성되는 원통형 본체와, 일단은 길이방향으로 개방되어 상기 본체 내에서 상기 본체 출구보다 상류에 위치하고 타단은 상기 제2 벽 밖으로 연통되는 공기배출튜브와, 상기 원통형 본체 내부에서 상기 공기배출튜브와 설정 거리만큼 떨어져 설치되어 유체 흐름을 선회시키는 복수의 베인을 포함하는 개별 싸이클론이 설정 간격을 가지고 서로 이격되어 복수로 설치된 멀티 싸이클론 집합체;
일단은 상기 개별 원통형 본체의 입구와 연통하는 원형 출구가 형성되고, 타단은 상기 원형 출구보다 더 큰 유로 단면적의 입구를 가지는 개별 기류안내수단이 적어도 상기 타단 측에서 서로 밀착되어 복수로 설치된 기류안내수단;
을 포함하는 에어 클리닝 장치.