KR101413479B1 - 대기 입자 포집용 사이클론과 필터 조립체의 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연결장치는 대기 입자 포집용 사이클론과 필터 조립체를 연결하기 위한 연결장치로서, 상기 필터 조립체와 상기 사이클론에 결합되고, 중공으로 형성되어 상기 필터 조립체의 필터와 상기 사이클론의 배출구를 연통시키는 제1관체와 상기 제1관체에 결합되는 제2관체를 포함하고, 상기 제1관체는 상기 사이클론의 배출구의 외주면을 감싸도록 형성되고, 상기 제2관체는 상기 제1관체의 외주면을 감싸도록 형성되어, 상기 사이클론과 상기 필터 조립체 사이에서 공기 누수를 이중으로 방지한다.

Description

대기 입자 포집용 사이클론과 필터 조립체의 연결장치{Connecting apparatus of cyclone and filter assembly for particle sampler}

본 발명은 사이클론과 필터 조립체의 연결장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기 입자 포집용 사이클론과 상기 사이클론에 의해 분리된 입자상 물질을 채취하는 필터 조립체를 연결하기 위한 연결장치에 관한 것이다.

전 세계적으로 대기 중의 입자상 물질에 대한 연구가 지속되고 있으며, 특히 입자상 물질의 유해성 및 기후 변화에 미치는 영향에 대한 연구가 이슈가 되고 있다.

입자상 물질을 측정하거나 분석함에 있어서는 배출원이나 대기로부터 입자상 물질의 채취가 선행되어야 한다.

일반적으로 입자상 물질을 채취함에 있어서는 적정량의 시료를 샘플링(sampling)한 다음, 이를 입자 포집부로 이송 공급하여 입자상 물질을 채취하고 있다.

이때, 입자상 물질의 채취 방법으로는 샘플링 라인 상에 필터를 설치하여 채취하거나, 사이클론을 이용해 입자를 분리하여 필터에 채취하는 방법이 많이 사용되고 있다.

그러나 기존의 사이클론을 이용하여 입자상 물질을 포집하는 방법에 따르면 사이클론과 필터 조립체가 직접 연결되므로, 사이클론과 필터 조립체 사이에서 온도 변화에 따른 팽창으로 공기 누출이 생겨서 측정 결과에 오류가 생기는 경우가 많다.

대한민국 등록특허공보 제10-0576292호

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사이클론과 필터 조립체를 견고히 연결해주어 쉽게 해체되거나 공기 누출이 발생하지 않도록 하는 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 대기 입자 포집용 사이클론과 필터 조립체를 연결하기 위한 연결장치로서, 상기 필터 조립체와 상기 사이클론에 결합되고, 중공으로 형성되어 상기 필터 조립체의 필터와 상기 사이클론의 배출구를 연통시키는 제1관체와 상기 제1관체에 결합되는 제2관체를 포함하고, 상기 제1관체는 상기 사이클론의 배출구의 외주면을 감싸도록 형성되고, 상기 제2관체는 상기 제1관체의 외주면을 감싸도록 형성되어, 상기 사이클론과 상기 필터 조립체 사이에서 공기 누수를 이중으로 방지하는 연결장치가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1관체는 상기 사이클론의 배출구의 외주면을 감싸는 사이클론 연결부를 구비하고, 상기 사이클론 연결부는 비-열 팽창성 물질로 이루어진다.

나아가, 상기 사이클론 연결부는 상기 사이클론을 형성하는 물질보다 강도가 낮은 유연 재질의 비-금속성 물질로 이루어질 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 사이클론 연결부는 테플론 재질로 이루어진다.

또한, 상기 제2관체는 상기 사이클론 연결부의 외주면에 끼움 결합되며, 끼움 결합시 상기 사이클론 연결부가 반경 내측 방향으로 압축되도록 상기 제2관체의 내주면이 상기 사이클론 연결부의 외주면을 압지하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1관체는 상기 사이클론 연결부의 상단에 형성되는 필터 체결부를 더 포함하고, 상기 필터 체결부는 금속 재질로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 연결장치는 상기 필터 조립체와 상기 제1관체를 결합시키는 결합 링을 더 포함할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치와 필터 조립체가 결합된 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 연결장치의 분리사시도이다.
도 3은 도 1의 연결장치와 필터 조립체를 측면에서 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치에 의해 필터 조립체와 사이클론이 연결된 모습을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치(100)와 필터 조립체(10)가 결합된 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 연결장치(100)의 분리사시도이며, 도 3은 도 1의 연결장치(100) 및 필터 조립체(10)를 측면에서 절개한 단면도이다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 연결장치(10)는 필터 조립체(10)과 사이클론(20)(도 4 참조)에 결합되는 제1관체(110)와, 상기 제1관체(110)에 결합되는 제2관체(140) 및, 필터 조립체(10)와 제1관체(110)를 결합시키는 결합 링(150)을 포함한다.

제1관체(110)는 필터 조립체(10)와 사이클론을 결합시키며, 그 내부는 중공으로 형성되어 필터 조립체(10)와 사이클론(20)의 사이클론의 배출구(21)를 연통시킨다(도 4 참조).

제1관체(110)는 필터 조립체(10)가 결합되는 필터 체결부(120)와, 상기 필터 체결부(120)의 하단에 결합되어 사이클론과 결합하는 사이클론 연결부(130)를 구비한다.

필터 체결부(120)는 금속 재질로 형성되어 필터 조립체(10)를 견고하게 고정한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 체결부(120)는 나사산(123)이 형성된 대경부(122)와 상기 대경부(122)의 하단에서 연장되는 소경부(121)로 이루어진다.

소경부(121)의 하단에는 사이클론 연결부(130)가 끼움 결합된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 소경부(121)와 사이클론 연결부(130)의 외측 치수는 실질적으로 동일하여, 외부에서 보았을 때 소경부(121)와 사이클론 연결부(130)의 외주면을 연속적으로 이어진다.

본 실시예에 따른 사이클론 연결부(130)는 열 팽창 계수가 낮은 비-열 팽창성 물질로 이루어지며, 그에 결합되는 사이클론을 형성하는 물질보다 강도가 낮은 유연한 재질의 비-금속성 물질로 이루어진다. 본 실시예에서 사이클론 연결부(130)는 테플론 재질로 이루어지며, 그 밖에 폴리아미드, 폴리우레탄, 에폭시 등의 폴리머들이 본 실시예에 따른 사이클론 연결부(130)를 형성하기 위한 물질로 적절하게 이용될 수 있다.

사이클론 연결부(130)의 내부는 원통형으로 형성되며, 역시 원통형으로 형성된 사이클론(20)의 배출구(21)가 끼움 결합된다. 출구(21)의 외주면에 나사산이 형성된 경우, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 사이클론 연결부(130)의 내주면(133)에 나사산(134)을 형성하여, 제1관체(110)와 사이클론(20)이 나사 결합하도록 하여도 좋다.

사이클론 연결부(130)의 외주면(130)은 일자로 형성된 모따기부(131)와, 인접한 두 모따기부(131) 사이에 형성된 라운드부(132)를 포함하여, 대략 8각형 형태로 형성된다.

제2관체(140)는 관통된 중공의 사각기둥 형태를 가지며, 제1관체(110)의 사이클론 연결부(130)와 끼움 결합된다. 본 실시예에 따른 제2관체(140)는 스테인레스 스틸로 이루어진다.

제2관체(140)가 사이클론 연결부(130)에 결합되면, 제2관체(140)의 내주면은 사이클론 연결부(130)의 모따기부(131)에 접촉하게 되어, 제2관체(140)가 사이클론 연결부(130)에 대해 회전하는 것이 방지된다.

본 실시예에 따르면, 제2관체(140)의 사각형인 중공의 한 변의 길이는 사이클론 연결부(130)의 마주하는 두 모따기부(131) 사이의 거리보다 아주 약간 작게 형성된다. 따라서, 제2관체(140)가 사이클론 연결부(130)에 결합되면, 유연한 재질로 형성되는 사이클론 연결부(130)가 반경 내측 방향으로 조금 압축되면서 제2관체(140)의 내주면이 사이클론 연결부(130)의 외주면을 소정 강도로 압지하게 된다.

본 실시예에 따른 연결장치(10)에 연결되는 필터 조립체(10)는 공기가 빠져 나가는 공기 배출관(11)과, 몸체(11) 및 몸체(11)의 하단면에 배치되는 필터(13)로 이루어진다. 필터 조립체(10) 및 필터(13)의 상세 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나는 것이므로, 구체적인 설명은 생략한다.

몸체(11)의 하단면의 직경은 제1관체(110)의 대경부(122)의 직경과 동일하다. 필터 조립체(10)와 연결장치(100)의 제1관체(110)는 몸체(11)의 하단을 대경부(122)의 상단에 맞댄 상태에서 필터 조립체(10)의 상단에서 결합 링(150)을 끼워 넣는 방식을 고정된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 결합 링(150)은 캡(cap)을 형성하여 필터 조립체(10)의 몸체(12)를 제1관체(110)의 상단면에 고정하고, 그 내면에는 나사산이 형성되어 대경부(122)와 나사 결합된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치(100)에 의해 필터 조립체(10)와 사이클론(20)이 연결된 모습을 도시한 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 사이클론(20)의 배출구(21)가 사이클론 연결부(130)의 내부에 끼움 결합된다.

이때, 사이클론 연결부(130)는 사이클론을 형성하는 물질보다 강도가 낮은 유연한 재질의 비-금속성 물질로 이루어지므로, 사이클론 연결부(130)를 사이클론(20)의 배출구(21)에 결합시키는 과정에서 어느 한쪽이 마모되어 금속 입자가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 포집된 공기 내부에 포함된 입자가 아닌 불순물이 사이클론 내부에 섞여 측정 오차를 발생시키는 것을 사전에 방지할 수 있다.

도 4를 참조하면, 대기 중의 공기 중의 다양한 입자상 물질을 포집하기 위하여 송풍 팬(30)을 이용해 공기가 적정한 유속으로 사이클론(20)의 공기 주입구(25)를 통해 사이클론(20)의 내부(23)로 유입되도록 한다.

공기 주입구(25)는 사이클론의 몸체(22)의 상단부 일측에 설치되므로, 공기 주입구(25)를 통해 유입된 공기 중에 포함된 다양한 크기의 입자상 물질은 사이클론 내부를 나선형으로 회전하게 된다.

이때, 다양한 크기의 입자상 물질 중 대략적으로 7㎛ 이상의 부피가 크고 무거운 입자들은 자유 낙하하여 사이클론(20)의 하단에 위치한 호퍼(24)로 포집된다.

한편, 비교적 크기가 작은 입자상 물질을 포함한 사이클론(20)의 내부에 형성된 나선형 선회류는 사이클론(20)의 상단에 형성된 배출구(21)를 통해 빠져나간다.

배출구(21)로 빠져나간 공기는 제1관체(110)의 내부를 통해 필터 조립체(10)로 유동하고, 공기 중에 포함된 작은 크기의 입자는 필터(13)에 의해 포집된다. 입자가 모두 걸러진 공기는 배출관(11)을 통해 외부로 빠져나간다.

호퍼(24) 및 필터(13)에 포집된 입자를 채취하여 분석함으로써, 공기 중의 입자의 분포 및 성질 등을 분석할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 사이클론(20)으로 유입된 공기가 연결장치(100)의 제1관체(110) 내부를 거쳐 필터 조립체(10)로 이동하는데, 사이클론 연결부(130)는 열 팽창 계수가 낮은 비-열 팽창성 물질로 이루어지므로, 사이클론 연결부(130)가 열팽창해 사이클론의 배출구(21)와 이격됨에 따라 공기의 누수가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

나아가, 사이클론 연결부(130)의 외주면을 제2관체(140)를 통해 압지하여 사이클론 연결부(130)가 팽창하는 것을 억제하므로, 사이클론 연결부(130)가 열팽창해 사이클론의 배출구(21)와 이격되어 공기의 누수가 발생하는 것을 이중으로 방지할 수 있다.

10: 필터 조립체
20: 사이클론
100: 연결장치
110: 제1관체
120: 필터 결합체
130: 사이클론 연결체
140: 제2관체
150: 결합 링

Claims (7)

1. 대기 입자 포집용 사이클론과 필터 조립체를 연결하기 위한 연결장치로서,
   상기 필터 조립체와 상기 사이클론에 결합되고, 중공으로 형성되어 상기 필터 조립체의 필터와 상기 사이클론의 배출구를 연통시키는 제1관체;
   상기 제1관체에 결합되는 제2관체를 포함하고,
   상기 제1관체는 상기 사이클론의 배출구의 외주면을 감싸도록 형성되고, 상기 제2관체는 상기 제1관체의 외주면을 감싸도록 형성되어,
   상기 사이클론과 상기 필터 조립체 사이에서 공기 누수를 이중으로 방지하고,
   상기 제1관체는 상기 사이클론의 배출구의 외주면을 감싸는 사이클론 연결부를 구비하고,
   상기 사이클론 연결부는 상기 사이클론을 형성하는 물질보다 강도가 낮은 유연 재질의 물질로 이루어지고,
   상기 제2관체는 상기 사이클론 연결부의 외주면에 끼움 결합되며,
   끼움 결합시 상기 사이클론 연결부가 반경 내측 방향으로 압축되도록 상기 제2관체의 내주면이 상기 사이클론 연결부의 외주면을 압지하는 것을 특징으로 하는 연결장치.
2. 제1항에 있어서.
   상기 사이클론 연결부는 비-열 팽창성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 사이클론 연결부는 비-금속성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 사이클론 연결부는 테플론 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결장치.
5. 삭제
6. 제2항에 있어서,
   상기 제1관체는 상기 사이클론 연결부의 상단에 형성되는 필터 체결부를 더 포함하고,
   상기 필터 체결부는 금속 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 필터 조립체와 상기 제1관체를 결합시키는 결합 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연결장치.

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