KR100652804B1

KR100652804B1 - 전기집진기와 이를 구비하는 환기장치

Info

Publication number: KR100652804B1
Application number: KR1020050098302A
Authority: KR
Inventors: 우동우; 김영생
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-12-01

Abstract

본 발명은 열영동 효과를 이용하여 집진효율을 향상시키는 전기집진기와 전기집진기에 설치된 히터를 이용하여 드래프트 느낌을 저감하는 환기장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전기집진기는 하전된 먼지가 집진되는 집진판과, 상기 집진판과 마주보도록 설치되어 상기 집진판과의 사이에 일정한 공간을 형성하는 집진대응판을 구비하고, 상기 집진대응판에는 상기 집진대응판과 상기 집진판 사이의 공간에 온도 구배가 생길 수 있도록 상기 집진대응판을 가열하는 히터가 연결된다. 또 상기 집진판에는 상기 집진판을 냉각하기 위한 쿨러가 연결될 수 있다.

Description

전기집진기와 이를 구비하는 환기장치{Electrostatic precipitator and ventilator composing same}

도 1은 본 발명에 따른 환기장치의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 전기집진기에서 에어덕트 내에 설치된 집진판과 집진대응판을 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 전기집진기의 구성을 나타낸 정단면도.

도 4는 본 발명에 따른 전기집진기에서 하나의 집진판과 집진대응판를 나타낸 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 본체 20 : 전열교환기

30 : 에어덕트 40 : 전기집진기

41 : 집진판 42 : 집진대응판

45 : 제1연결판 46 : 제2연결판

47 : 히터 48 : 쿨러

본 발명은 전기집진기와 이를 구비하는 환기장치에 관한 것으로, 특히 열영동을 이용하여 집진효율을 증대시키고, 공기 유동에 의한 드래프트(draft) 느낌을 감소시키는 전기집진기와 이를 구비하는 환기장치에 관한 것이다.

전기집진기는 전기적인 방법으로 가스나 액체 속을 떠다니는 고체·액체 입자를 제거하는 장치이다. 전기집진기는 먼지 입자가 전하를 띠게 하는 하전부와 먼지 입자가 포집되는 집진부로 구성되어 하전부에서 하전된 입자가 집진부에서 반대 극성을 가지는 전극으로 이동하는 현상을 이용하여 공기 중의 먼지를 제거한다.

이러한 전기집진기는 실내외 공기를 환기하기 위한 환기장치에 적용되기도 한다. 즉 실외에서 실내로 공기를 유입시키는 흡입덕트 상에 전기집진기를 설치하면 외부의 먼지가 실내로 그대로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 종래의 전기집진기는 환기장치의 흡입덕트 상에 설치되는 경우 빠른 유속으로 인해 먼지가 전기장에 노출되는 시간이 짧아 집진 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서는 먼지가 집진되는 집진부의 길이를 길게 형성하여야 하는데, 이 또한 공간상, 비용상의 이유로 인해 제약을 받게 된다.

한편 환기장치를 지속적으로 작동시킬 경우 실내에 있는 사용자는 토출 공기의 빠른 유속으로 인해 드래프트(draft) 느낌을 받게 된다. 드래프트 느낌이란 인체가 지속적으로 유체 유동에 노출되었을 때 국부적 온도 저하로 인해 느끼게 되는 불쾌감을 말하는데, 이는 유체의 온도를 대략 2~3°C 높여 주는 것으로 제거할 수 있다. 따라서 드래프트 느낌을 없애기 위해서는 환기장치에 별도의 히터를 설치할 필요가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전기적인 힘과 함께 온도 구배에 의해 입자가 받게 되는 힘을 이용하여 집진함으로써 집진효율을 향상시킬 수 있는 전기집진기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 전기집진기를 통과하는 공기의 온도를 상승시켜 실내에 있는 사용자가 받게 되는 드래프트 느낌을 저감할 수 있는 환기장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기집진기는 하전된 먼지가 집진되는 집진판과, 상기 집진판과 마주보도록 설치되어 상기 집진판과의 사이에 일정한 공간을 형성하는 집진대응판을 구비하는 전기집진기에 있어서, 상기 집진대응판에는 상기 집진대응판과 상기 집진판 사이의 공간에 온도 구배가 생길 수 있도록 상기 집진대응판을 가열하는 히터가 연결되는 것을 특징으로 한다.

이 때 상기 집진판에는 상기 집진판을 냉각하기 위한 쿨러(cooler)가 연결될 수 있다.

상기 집진판과 집진대응판은 복수 개로 구성되어 상기 복수 개의 집진판은 제1연결판에 의해 서로 연결되고, 상기 복수 개의 집진대응판은 제2연결판에 의해 서로 연결되며, 상기 히터와 쿨러는 각각 상기 제2연결판과 제1연결판에 연결될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 환기장치는 본체와, 실내 또는 실외 공간과 상기 본체를 연결하는 에어덕트와, 상기 에어덕트 내에 설치되는 전기집진기를 포함하고, 상기 전기집진기는 하전된 먼지가 집진되는 집진판과, 상기 집진판과 마주보도록 설치되어 상기 집진판과의 사이에 일정한 공간을 형성하는 집진대응판과, 상기 집진대응판과 상기 집진판 사이의 공간에 온도 구배가 생길 수 있도록 상기 집진대응판과 상기 집진판에 각각 연결되는 히터 및 쿨러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때 상기 집진판과 집진대응판은 복수 개로 구성되어 상기 복수 개의 집진판은 제1연결판에 의해 서로 연결되고, 상기 복수 개의 집진대응판은 제2연결판에 의해 서로 연결되며, 상기 히터와 쿨러는 각각 상기 제2연결판과 제1연결판에 연결될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 환기장치의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 환기장치는 그 내부에 실외 공기가 흡입되는 흡기유로(11)와, 실내 공기가 배출되는 배기유로(12)가 서로 구획되도록 마련된 본체(10)를 구비한다. 흡기유로(11)와 배기유로(12)는 서로 대각선 방향으로 교차하도록 형성되며, 그 교차점에는 흡입되는 실외 공기와 배기되는 실내 공기 사이에서 열교환이 행해질 수 있도록 전열교환기(20)가 설치된다. 또 본체(10)의 내부에는 실외 공기를 흡입하는데 필요한 송풍력을 제공하는 흡기팬(13)과 실내 공기를 배출하는데 필요한 송풍력을 제공하는 배기팬(14)이 설치된다.

흡기유로(11)의 일측에는 실외 공기가 본체(10)의 내부로 유입되는 실외측 흡기구(11a)가 마련되고, 타측에는 전열교환기(20)를 통과한 실외 공기가 실내 쪽으로 공급되는 실내측 배기구(11b)가 마련된다. 마찬가지로 배기유로(12)의 일측에는 실내 공기가 본체(10)의 내부로 유입되는 실내측 흡기구(12a)가 마련되고, 전열교환기(20)를 통과한 실내 공기가 실외 쪽으로 배출되는 실외측 배기구(12b)가 마련된다.

또한 본 발명에 따른 환기장치는 실내 또는 실외 공간과 본체(10)를 연결하는 에어덕트(30)를 구비한다. 에어덕트(30)는 실외 공간과 실외측 흡기구(11a)를 연결하는 실외측 흡기덕트(31)와, 실외 공간과 실외측 배기구(12b)를 연결하는 실외측 배기덕트(32)와, 실내 공간과 실내측 흡기구(12a)를 연결하는 실내측 흡기덕트(33)와, 실내 공간과 실내측 배기구(11b)를 연결하는 실내측 배기덕트(34)로 구성될 수 있다.

실외측 흡기덕트(31)의 내부에는 공기 내에 부유하고 있는 먼지를 제거하기 위한 전기집진기(40)가 설치된다. 본 실시예에서는 전기집진기(40)가 실외측 흡기덕트(31)에 설치되는 경우를 나타내었으나, 경우에 따라서는 실내측 배기덕트(34)에 설치될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 전기집진기에서 에어덕트 내에 설치된 집진판과 집진대응판을 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기집진기의 구성을 나타낸 정단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기집진기에서 하나의 집진판과 집진대응판를 나타낸 측단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전기집진기(40)는 실내측 흡기덕트(33) 내에 수평 방향으로 복수 개 배치되어 하전된 먼지가 집진되는 집진판(41)과, 이 집진판(41)과 마주보도록 복수 개 설치되어 집진판(41)과의 사이에 일정한 공간(43)을 형성하는 집진대응판(42)과, 집진판(41)과 집진대응판(42)에 고전압을 인가하여 두 판 사이의 공간(43)에 전기장을 형성하는 고전압 발생기(44)를 구비한다.

이 때 각 집진판(41)의 일측단은 제1연결판(45)에 의해 서로 연결되고, 각 집진대응판(42)의 일측단은 제2연결판(46)에 의해 서로 연결된다. 도면에 도시하지는 않았으나 집진판과 집진대응판의 상류 측에는 먼지 입자가 전하를 띠게 하는 하전부가 위치된다.

특히 본 발명에 따른 전기집진기(40)는 집진판(41)과 집진대응판(42) 사이의 공간(43)에 온도 구배가 생길 수 있도록 제2연결판(46)에 연결되는 히터(47)를 구비한다. 히터(47)는 집진대응판(42) 측을 가열하여 상기 공간(43)에서 집진판(41) 쪽으로 갈수록 온도가 낮아지는 온도 구배를 형성함으로써 상기 공간(43)를 지나가는 먼지 입자가 집진판(41) 쪽으로 이동하도록 한다. 이 때 온도 구배에 의해 입자가 받게 되는 힘의 크기(F_t)는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 여기서 H_E는 상수, μ는 유체 점도, ρ_m은 유체 밀도, d는 입자 직경, T는 기류 온도, ∇T는 온도 구배를 나타낸다.

위의 식에서 알 수 있는 바와 같이, 입자는 온도 구배가 클수록 더 큰 힘을 받게 되므로 집진판(41)에는 집진판(41)을 냉각하기 위한 쿨러(cooler, 48)를 설치하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 1 및 4를 참조하여 본 발명에 따른 전기집진기와 환기장치의 동작을 설명한다. 환기장치에 전원이 인가되면 흡기팬(13), 배기팬(14)이 작동하고, 전기집진기(40)의 집진판(41)과 집진대응판(42) 사이에 전압이 인가되어 전기장이 형성되며, 히터(47) 및 쿨러(48)가 동작하여 각각 집진판(41)과 집진대응판(42)을 냉각한다. 흡기팬(13)이 작동함에 따라 실외 공기는 실외측 흡기덕트(31)를 통해 본체(10)의 내부로 유입되고, 배기팬(14)이 작동함에 따라 실내 공기는 실내측 흡기덕트(33)를 통해 본체(10)의 내부로 유입된다. 이 때 실외 공기는 집진판(41)과 집진대응판 사이의 공간(43)을 지나가게 되는데, 이 때 실외 공기에 포함되어 있던 먼지 입자(P)는 전기장에 의한 힘(F_e)과 온도 구배에 의한 힘(F_t)에 의해 집진판(41) 쪽으로 이동하여 집진판(41)에 부착된다. 따라서 전기적인 힘에 의해서만 먼지를 수집할 때보다 집진 효율이 좋아진다. 뿐만 아니라 히터(47)에 의해 실외 공기의 온도가 일정 정도 상승하여 실내 쪽으로 공급되므로 공기 유동에 의한 드래프트 느낌을 저감할 수 있다.

본체의 내부로 유입된 실외 공기와 실내 공기는 각각 흡기유로(11)와 배기유 로(12)를 통과하면서 전열교환기(20) 내에서 서로 열교환한다. 열교환을 마친 실외 공기는 실내측 배기덕트(34)를 통해 실내로 공급되고, 열교환을 마친 실내 공기는 실외측 배기덕트(32)를 통해 실외로 배출된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기집진기는 열영동 효과를 이용하여 먼지 입자가 집진판 쪽으로 보다 빠르게 이동되도록 함으로써 빠른 유속에서도 먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 환기장치는 전기집진기에 설치되는 히터를 통해 실내로 공급되는 공기의 온도를 일정 정도 상승시킴으로써 별도의 히터 없이도 드래프트 느낌을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

하전된 먼지가 집진되는 집진판과, 상기 집진판과 마주보도록 설치되어 상기 집진판과의 사이에 일정한 공간을 형성하는 집진대응판을 구비하는 전기집진기에 있어서,

상기 집진대응판에는 상기 집진대응판과 상기 집진판 사이의 공간에 온도 구배가 생길 수 있도록 상기 집진대응판을 가열하는 히터가 연결되는 것을 특징으로 하는 전기집진기.
제1항에 있어서,

상기 집진판에는 상기 집진판을 냉각하기 위한 쿨러(cooler)가 연결되는 것을 특징으로 하는 전기집진기.
제2항에 있어서,

상기 집진판과 집진대응판은 복수 개로 구성되어 상기 복수 개의 집진판은 제1연결판에 의해 서로 연결되고, 상기 복수 개의 집진대응판은 제2연결판에 의해 서로 연결되며, 상기 히터와 쿨러는 각각 상기 제2연결판과 제1연결판에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기집진기.
본체와, 실내 또는 실외 공간과 상기 본체를 연결하는 에어덕트와, 상기 에어덕트 내에 설치되는 전기집진기를 포함하고,

상기 전기집진기는 하전된 먼지가 집진되는 집진판과, 상기 집진판과 마주보도록 설치되어 상기 집진판과의 사이에 일정한 공간을 형성하는 집진대응판과, 상기 집진대응판과 상기 집진판 사이의 공간에 온도 구배가 생길 수 있도록 상기 집진대응판과 상기 집진판에 각각 연결되는 히터 및 쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
제4항에 있어서,

상기 집진판과 집진대응판은 복수 개로 구성되어 상기 복수 개의 집진판은 제1연결판에 의해 서로 연결되고, 상기 복수 개의 집진대응판은 제2연결판에 의해 서로 연결되며, 상기 히터와 쿨러는 각각 상기 제2연결판과 제1연결판에 연결되는 것을 특징으로 하는 환기장치.