KR100229336B1 - 전기집진장치의 전원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 전기집진장치에서 팬에 의한 강제 순환방식과 이온풍 발생에 의한 無팬 방식을 스위치 조작에 의해 겸용 사용 가능토록 하고 고주파 펄스 고전압 인가에 의해 저온 플라즈마를 발생하여 압력 손실없이 반영구적 수명의 집진/탈취 겸용이 가능토록 한 전기집진장치에 관한 것이다.

종래의 전기집진장치는 방전선의 위치에 의해 송풍팬을 동작하여야만 공기 흐름을 만들 수 있어 송풍팬으로 인한 소음등의 발생으로 조용한 곳에서는 사용이 불편한 문제점이 있으며,또한 전원 공급장치에 있어서도 직류고전압만 인가하기에는 먼지등의 집진기능만 있고 직류만의 인가로는 먼지의 하전율이 떨어져 집진 효율이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

이것을 해결하기 위해, 본 발명은 전리부와 포집부 그리고 상기 전리부의 방전극에 고전압을 인가해 주는 전원장치 등을 구비한 전기집진장치에 있어서, 상기 전원장치는 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압을 출력하는 고전압출력부와, 상기 고전압출력부에서 출력되는 고전압의 레벨이 변환되도록 하기 위하여 상기 고전압출력부로 인가되는 전압을 가변하도록 하는 전압가변부로 구성된다.

Description

전기집진장치의 전원장치

본 발명은 전기집진장치의 전원장치에 관한 것으로, 특히 하나의 전기집진장치에서 팬에 의한 강제 순환방식과 이온풍 발생에 의한 무(無)팬 방식을 스위치 조작에 의해 겸용 사용 가능토록 하고 고주파 펄스 고전압 인가에 의해 저온 프라즈마를 발생하여 압력 손실없이 반영구적 수명의 집진/탈취 겸용이 가능토록 한 전기집진장치에 관한 것이다.

종래의 전기집진장치의 전원 공급 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 교류/직류 변환부(1)와, 일정주기로 고주파 펄스를 발생하는 주파수 발생부(2)와, 상기 주파수 발생부(2)에서 발생된 클럭에 따라 상기 교류/직류 변환부(1)에서 출력된 직류전압을 스위칭하여 펄스 전압을 만드는 스위칭소자(Q1)와, 상기 교류/직류 변환부(1)에서 발생된 직류전압을 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작에 의해 2 차측에 유기시켜 고전압으로 승압하여 출력하는 고전압트랜스(3)와,상기 고전압트랜스(3)에서 승압된 고전압을 직류고전압으로 평활시키고, 전압분배하여 각각 출력하는 콘덴서(C1) 및 분배 저항(R1)(R2)으로 구성져 있다.

또한, 전기집진장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 공급장치에서 직류고전압이 인가되면 먼지 입자를 하전시키는 방전선(4)과 방전대응극 겸 포집전극(5)과, 전원 공급장치에서 직류고전압이 인가되면 상기에서 하전된 입자를 포집하는 방전대응극 겸 포집극(5) 및 포집대응극(6)과, 실내 먼지가 강제 흡입되도록 설치된 송풍팬(6)으로 구성되어져 있다.

이와 같이 구성된 종래의 전기집진장치의 동작을 첨부한 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 방전선(4)이 방전대응극 겸 포집전극(5)의 중간 위치에 포집대응극(6)의 전방으로 연장선상에 위치하면서 전원공급장치에서 직류고전압이 인가되면서 방전대응극 겸 포집전극(5)사이에 코로나 방전이 일어나면서 이온화선이 샤우워 모양으로 형성된다.

이때, 전기집진장치 후단에 설치된 송풍팬(7)에 의해 실내먼지가 강제 흡입될때 이온화선에 의해 먼지가 대전된다.

그 대전된 먼지는 방전대응극 겸 포집전극(5)속을 통과하게 되는데 포집대응극(6)에는 전원공급장치에서 낮은 직류고전압이 인가되어 방전대응극 겸 포집전극(5)사이에 전계를 형성하여 대전된 먼지가 통과시에는 쿨롱힘을 받도록 하여 접지된 방전대응극 겸 포집전극(5)에 잘 부착되도록 한다.

상기에서 직류고전압을 공급하는 전원공급장치는 입력되는 교류전압을 교류/직류 변환부(1)는 직류전압으로 변환시켜 고전압트랜스(3)에 출력된다.

한편, 주파수 발생부(2)는 일정주기로 클럭을 발생하여 스위칭소자(Q1)에 출력시킨다.

그러면, 스위칭소자(Q1)는 상기 주파수 발생부(2)에서 발생된 클럭에 따라 상기 교류/직류 변환부(1)에서 출력된 직류전압을 스위칭하여 펄스 전압을 만들게 된다.

이때, 고전압트랜스(3)는 상기 교류/직류 변환부(1)에서 발생된 직류전압을 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작에 의해 2 차측에 유기시켜 고전압으로 승압하여 출력한다.

그러면, 콘덴서(C1) 및 분배정항(R1)(R2)는 상기 고전압트랜스(3)에서 승압된 고전압을 직류고전압으로 평활시키고, 전압분배하여 각각 반응기에 고전압을 인가한다.

여기서, 전압분배된 각각 A,B,C단에서 A는 방전선(4)으로 연결되고, B는 포집대응극(6)으로 연결되어 각각 직류고전압을 인가하고 C는 방전대응극 겸 포집전극(5)으로 연결되어 접지된다.

그러나 이러한 종래의 전기집진장치는 방전선의 위치에 의해 송풍팬을 동작하여야만 공기 흐름을 만들 수 있어 송풍팬으로 인한 소음등의 발생으로 조용한 곳에서는 사용이 불편한 문제점이 있으며, 또한 전원 공급장치에 있어서도 직류고전압만 인가하기에는 먼지등의 집진기능만 있고 직류만의 인가로는 먼지의 하전율이 떨어져 집진 효율이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 하나의 전기집진장치에서 팬에 의한 강제 순환방식과 이온풍 발생에 의한 無팬 방식을 스위치 조작에 의해 겸용 사용 가능토록 하고 고주파 펄스 고전압 인가에 의해 저온 플라즈마를 발생하여 압력 손실없이 반영구적 수명의 집진/탈취 겸용이 가능토록 한 전기집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은, 전리부와 포집부 그리고 상기 전리부의 방전극에 고전압을 인가해 주는 전원장치 등을 구비한 전기집진장치에 있어서, 상기 전원장치는 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압을 출력하는 고전압출력부와, 상기 고전압출력부에서 출력되는 고전압의 레벨이 변환되도록 하기 위하여 상기 고전압출력부로 인가되는 저압을 가변하도록 하는 전압가변부로 이루어진다.

도 1 은 종래의 전기집진장치의 단면도.

도 2 는 도 1 에 직류고전압을 공급되는 전원공급장치의 구성도.

도 3 은 본 발명에 의한 전기집진장치의 구성도.

도 4 는 도 3 에 적용되는 펄스고전압발생부의 상세 회로도.

도 5 는 본 발명에 의한 직류고전압과 펄스고전압의 집진효율 비교 그리프도.

도 6 은 도 5 의 탈취효율 비교 그래프도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 펄스고전압 발생부 20 : 방전선

30 : 방전대응극 겸 포집전극 40 : 포집대응극

50 : 송풍팬

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 의한 전기집진장치의 구성도이고, 도 5는 도 4에 적용되는 펄스고전압부의 상세 회로도를 나타낸 것으로서, 팬/무풍 선택 신호에 따라 직류고전압 및 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압의 레벨을 변화시켜 각각 출력하는 펄스고전압 발생부(10)와, 상기 펄스고전압 상기 펄스고전압 발생부(10)에서 발생된 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압이 인가되면 이온화선을 발생시켜 먼지입자를 대전시키는 방전선(20)과,상기 펄스고전압 발생부(10)에서 발생된 직류고전압이 인가되면 방전대응극 겸 포집전극(30)으로 이루어져 상기 방전선(20)에서 대전된 먼지를 쿨롱력으로 포집하는 포집대응극(40)으로 구성되어져 있다.

상기에서, 펄스고전압 발생부(10)는 팬/무풍선택부(12)에서 출력된 신호에 따라 인가되는 전압의 레벨을 변화시켜 주는 전압가변부(13)와, 상기 전압가변부(13)에 의해 가변되어 인가되는 전압을 가지고 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압을 출력하는 고전압출려부(14)로 구성되어져 있다.

상기 고전압출력부(14)는 일정주기로 주파수를 발생하는 주파수발생부(14)와, 상기 주파수발생부(14a)에서 발생된 주파수에 따라 상기 전압가변부(13)에 의해 가변된 전압을 스위칭하여 펄스전압을 만드는 스위칭소자(Q1)와, 상기 스위칭소자(Q1)에서 만들어진 펄스전압을 고전압으로 승압시켜 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압을 출력하도록 하는 플라이 백 트랜스포머(14b)로 구성되어져 있다.

아울러, 상기 플라이 백 트랜스포머(14b)는 1차측 코일(L1)에서 유기된 펄스전압을 고압으로 승압하고 반파정류하여 직류고전압을 만드는 2차측 코일(L3) 및 다이오드(D1)와, 상기 2차측 코일(L3) 및 다이오드(D1)를 통한 직류고전압과 상기 1차측 코일(L1)에서 유기된 펄스고전압을 승압하여 펄스고전압과 직류고전압이 합해진 고전압을 출력하는 2차측 코일(L2)로 구성되어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 4 및 도 5 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 방전선(20) 및 방전대응극 겸 포집전극(30)에 각각 인가되는 전압을 도 5에 도시된 바와 같이 설명하면 펄스고전압 발생부(10)내의 교류/직류변환부(11)는 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력한다.

그 변환된 직류전압은 고전압출력부(14)의 주파수 발생부(14b)에서 발생된 주파수에 따라 플라이 백 트랜스포머(14b)의 1차측 코일(L1)에 펄스전압으로 유기되고, 이 유기된 펄스전압을 2차측 코일(L3)에서 승압하고 그 승압된 전압을 다이오드(D1)로 반파 정류하여 직류고전압을 만든 후에 포집대응극(40)에 인가시킨다.

또한, 상기 2차측 코일(L3) 및 다이오드(D1)를 통한 직류고전압과 상기 1차측 코일(L1)에서 유기된 펄스고전압을 2차측 코일(L2)에서 승압하여 펄스고전압과 직류고전압이 합해진 고전압을 방전선(20)에 인가한다.

이때, 상기 펄스고전압 발생부(10)의 전압가변부(13)는 팬 동작 유무에 따라 즉, 팬/무풍 선택부(12)에서 선택된 팬 또는 무풍신호에 따라 상기 플라이 백 트랜스포머(14b)내의 2차측 코일(L3)의 전압을 조절하는 것으로, 송풍팬(50)에 동작할 경우에는 전압가변부(13)는 상기 교류/직류변환부(11)에서 출력된 직류전압을 낮추어 2차측 코일(L3)의 출력전압을 감소시키게 된다.

한편, 송풍팬(50)이 동작하지 않을 경우에는 즉, 팬/무풍 선택부(12)에서 선택된 신호가 무풍신호이면, 상기 교류/직류변환부(11)에서 출력된 직류전압을 높여 2차측 코일(L3)의 출력전압을 상승시켜 높은 저압에 의한 강한 이온풍으로서 집진과 탈취를 동시에 할수 있는 구조로 만든다.

상기와 같은 동작원리를 이용하여 설명하면 예로서, 송풍팬(50)에 의해 실내 먼지를 강제 흡입할 때에는 낮은 펄스 고전압이 방전선(20)에 인가되면 상기 방전선(20)과 방전대응극 겸 포집전극(30)사이에 이온화선이 발생되어 먼지를 대전시키게 된다.

한편, 조용한 장소에서 송풍팬(50)을 사용하지 않을 시에는 팬/무풍 선택부(12)를 조작하여 무풍선택신호를 발생하게 된다.

그러면, 교류/직류변환부(11)의 후단에 설치된 전압가변부(13)는 상기팬/무풍 선택부(12)에서 발생된 무풍선택신호에 따라 교류/직류변환부(11)에서 출력된 직류전압을 상승시켜 플라이드 백 트랜스포머(14b)의 2차측 코일(L2)을 통해 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압을 방전선(20)에 인가하게 된다.

이에 따라, 방전선(20)과 방전대응극 겸 포집전극(30)의 두 전극 사이에는 이온화선이 형성되면서 공간에 있는 전자들의 활발한 움직임으로 전자의 큰 운동에너지가 공기 이온들에게 전달되면서 공기 이온에 높은 운동 에너지를 부여시켜 공기 흐름을 형성하면서 강한 이온풍을 형성시켜 공기 순환을 하도록 한다.

이때는 송풍팬(50)을 사용하지 않아 소음등이 없고 소비전력도 아주 작게 된다.

또한, 송풍팬(50)을 사용할 때보다 풍속이 늦어 역으로 방전대응극 겸 포집전극(30)에서의 집진 효율은 급격히 상승한다.

즉, 방전선(20)에 펄스고전압을 인가하므로서 저온 플라즈마를 발생시켜 전기집진장치를 통과하는 냄새분자를 화학분해시켜 냄새제거 성능이 아주 우수하고 종래의 직류 단독의 인가시 보다 강력한 에너지로 통과되는 먼지에 부여하여 먼지의 대전량을 증가시켜 먼지가 잘 부착되도록 하여 집진효율을 높이게 된다.

연속적으로 대전된 무취의 공기는 방전대응극 겸 포집전극(30)속을 통과하게 되는데 포집대응극(40)에는 펄스고전압발생부(10)에서 직류고전압이 인가되어 방전대응극 겸 포집전극(30)사이에 전계를 형성하여 대전된 먼지가 통과시에 쿨롱힘을 받도록 하여 접지된 방전대응극 겸 포집전극(30)에 잘 부착되도록 하게 되는 것이다.

예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 담배연기 입자에 대한 시간변화별 직류고전압을 인가한 경우와 펄스 고전압을 인가한 경우의 비교한 그래프로서 직류의 경우보다 펄스의 경우가 10-15%상승하였다.

또한, 도 5와 6의 실험결과에서 펄스고전압을 인가하면 집진효율과 탈취 효율이 훨씬 우수한 것을 알수가 있다.

이와 같이 본 발명은 상기 기술된 일실시예와 같이 이용 가능하며, 상기 본 발명은 팬이 있는 공기정화기에서 팬/무풍선택부가 없는 공기정화기에서도 이용 가능한 것이다.

그 예로서, 상기 공기정화기의 송풍팬의 속도(약,중,강)의 신호에 따라 본 발명의 전압가변부(13)에서 전압을 가변하여 고전압을 출력하므로써,강제송풍과 이온풍을 동시에 이용하여 공기정화 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명은 반드시 방전대응극 겸 포집전극(30)으로 구성된 공기정화기에만 이용될 수 있는 것이 아니고, 상기 방전대응극과 포집전극이 분리된 구조에서도 이용 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 송풍팬을 이용하여 공기 흐름을 형성 할 수도 있고 필요시에는 이온풍을 형성시켜(송풍팬 작동없이) 공기 흐름을 형성할 수 있어 조용한 장소 또는 넓은 장소 모두에 쉽게 사용이 가능한 효과가 있으며, 또한 전원공급장치에 있어서도 펄스 고전압을 인가하여 고효율, 저압력 손실, 반영구적 수명의 집진 기능에 탈취 효과까지 기대할 수있는 효과가 있다.

아울러, 하나의 전원장치에서 펄스고전압 및 직류고전압을 동시에 발생시켜 전원장치를 소형화할 수가 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 전리부와 포집부와 상기 전리부에 고전압을 인가하도록 하는 전원장치를 갖는 전기 집진장치에 있어서, 상기 전원장치는 일정주기로 주파소를 발생시키는 주파수발생부와, 상기 주파수발생부에서 발생된 주파수에 따라 인가되는 입력전압을 스위칭하여 펄스전압으로 만드는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자에서 만들어진 펄스전압을 고전압으로 승압시키고, 직류고전압과 펄스고전압을 발생시키는 플라이 백 트랜스포머로 구성됨을 특징으로 하는 진기집진장치의 전원장치
2. 상기 플라이 백 트랜스포머는 1차측 코일(L1)에서 유기된 펄스전압을 고압으로 승압하고 반파정류 및 평활시켜 직류고전압을 만드는 2차측 코일(L3) 및 다이오드(D1)와, 상기 2차측 코일(L3) 및 다이오드(D1)를 통한 직류고전압과 상기 1차측 코일(L1)에서 유기된 펄스고전압을 승압하여 펄스고전압과 직류고전압이 합해진 고전압을 출력하는 2차측 코일(L2)로 구성됨을 특징으로 하는 전기집진장치의 전원장치.
3. 전리부와 포집부 그리고 상기 전리부의 방전극에 고전압을 인가해 주는 전원장치 등을 구비한 전기집진장치에 있어서, 팬운전 또는 무팬운전을 선택하도록 하는 팬/무풍선택부와, 상기 전원장치는 직류고전압과 펄스고전압이 합해진 고전압을 출력하는 고전압출력부와, 상기 팬/무풍선택부에서 출력되는 신호에 따라 고전압출력부에서 출력되는 고전압의 레벨이 변환되도록 하기 위하여 상기 고전압출력부로 인가되는 전압을 가변하도록 하는 전압가변부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기집진장치의 전원장치.

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