KR100708547B1 - 전기 집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주방에서 음식물을 조리할 때 발생하는 오일미스트 및 여러가지 가스상 이물질 등을 집진하여 제거하기 위한 전기 집진기 및 이를 포함한 전기 집진 유닛에 관한 것으로서, 환기장치에서 1차적으로 제거되지 않고 바이패스되는 각종 미세 오염 물질이 덕트에 침전되거나 외부로 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이 전기 집진 유닛은 다열식 2단식 집진기와 고압사용으로 인해 발생할 수 있는 문제점을 방지하기 위한 제어 장치, 화재예방장치등이 내장되어 있다.

기존의 전기 집진기의 통과 풍속이 현저히 낮아 전외기 방식의 대용량 풍량이 요구되는 상업용 주방에 설치하기 위해서는 덕트 라인에 매우 큰 형태의 제거장치가 요구되었으나, 오일미스트 대상으로 개발된 다열 2단식 전기 접진기는 3~4.5 m/s의 빠른 풍속에서도 계수법 96% 이상의 집진 효율을 가지므로 기존 부장에 적용하거나 신축건물에 적용시 공간적인 부담을 줄일 수 있으며, 높은 제거 효율로 덕트 오염 및 건물오염 방지, 주방배기 덕트 라인의 지상배출도 가능하게 할 수 있다.

전기 집진기, 전기 집진기 유닛, 와이어부, 집진판부, 방화 댐퍼, 센서, PLC

Description

전기 집진기{ELECTROSTATIC PRECIPITATOR}

도 1은 본 발명에 따른 전기 집진기의 평면도,

도 2는 도 1의 "A"부분의 확대도,

도 3은 도 1의 "B"부분의 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 전기 집진기의 정면도 및 측면도,

도 5는 도 4의 라인 A-A'을 따라 취해진 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 집진판과 방전판을 확대 촬영한 이미지를 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 슬리브터미널과 스프링을 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 슬리브터미널과 스프링을 확대 촬영한 이미지를 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 슬리브터미널과 스프링을 확대 촬영한 이미지를 도시한 또다른 도면,

도 10은 본 발명에 따른 측면 프레임을 도시한 도면,

도 11은 본 발명에 따른 방전판 및 집진판을 도시한 도면,

도 12은 본 발명에 따른 행어 지지대를 도시한 도면,

도 13은 본 발명에 따른 전기 집진기의 사시도, 및

도 14는 본 발명에 따른 전기 집진기의 개략적인 분해 사시도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

다열식 2단 전기 집진기 및 이를 포함한 전기 집진 유닛에 관한 것이다.

일본 특개평 11-517호와 일본 특개평 2005-46761호에 개시되어 있는 바와 같이, 기존의 2단식 전기 집진기는 주지된 바와 같이 하전부와 집진부로 나누어진다. 하전부는 접지판과 고전압이 인가되는 텅스텐 재질의 코로나 와이어로 구성되는데, 고전압이 인가되면 와이어 주변에 코로나 방전이 발생하여 하전부를 통과하는 입자를 이온화시킨다. 하전부의 접지판은 미약하지만 와이어 통과후 짧은 거리에서 집진의 역할을 한다. 코로나 방전에 의하여 입자를 하전시키며 통과후 고전압판과 집진판이 상호 병렬로 배열된 집진부로 유입된다. 유입된 입자는 고전압판과 진집판 사이에 형성되는 자기장에 의하여 집진판에 포집되어 제거된다.

기존의 공기 조화용 전기 집진기 효율은 통과 풍속이 낮은 상태에서 효율을 발휘할 수 있으며, 그 풍속은 대개 1.0~2.5 m/s로 낮고 효율 또한 2.5 m/s에 다다르면 효율이 현저히 떨어진다. 또한, 급기용으로 사용되는 공조기용 집진기는 오존이 발생하는 음(-) 코로나 방식 대신, 상대적으로 하전율이 떨어지는 양(+) 코로나 방전을 사용함으로 효율이 떨어진다. 산업용 오일미스트 제거용 전기 접진기 또한 구조적으로 공기조화용과 비슷하며, 똑같이 저풍속에서만 사용가능하므로 설치 공간적인 제약을 받을 수 밖에 없다.

따라서, 다열의 2단 전기 집진기가 필요한데, 다열의 와이어는 제작이 어렵고 조립과정도 어려우며, 실제로 만들어져 사용되는 예가 거의 없다. 또한, 기존에 제작되는 텅스텐 와이어는 대부분 스프링의 인장탄성을 이용하여 고리에 걸치거나 묶는 방식으로 다열로 제작할 수 없는 구조이다.

주방에서는 여러 가지 음식이 여러 방식의 주방조리기구에 의하여 조리되는데, 그 과정에서 직/간접적으로 연소되어 다량의 오일미스트 및 여러 종류의 유기 화합물들이 생성된다. 주방의 배기 경로는 후드 또는 천정 배기 장치에 의해 포집 된 오염공기(오일미스트 등 함유)가 덕트를 통해 실외로 배출되는데, 배기 장치에 설치된 필터(주로 baffle filter or mash filter)를 통해 포집후 배출된다. 그러나 이러한 필터들은 아무리 성능이 높다고 하더라도 직경 5㎛ 이하의 입자에 대해서는 현저히 낮은 포집효율을 갖고 있으며, mash 형 필터의 경우는 효율도 낮을 뿐 아니라 정압손실도 매우 크므로 필터를 떼어놓고 사용하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 결과로 주방 배기 덕트 내에 오일미스트 등이 침전되어 취기 발생 및 건물에 오일미스트가 쌓이는 현상을 초래하며, 화재 위험 및 주변 민원의 대상이 되기도 한다. 또한, 수백에서 수천 만원에 이르는 덕트 청소 비용이 요구되어 식당 운영에 부담이 된다.

또한, 기존에 탈취를 위해 주로 활성탄 필터를 이용한 흡착식을 사용하였다. 흡착탑 방식 또는 트레이 방식의 활성탄 필터를 배기덕트 말단이나 기계실에 배치하여 사용하는데, 이러한 탈취 유닛은 정압손실이 많이 걸려 팬 동력이 크게 요구된다. 사용시 전단에 오일미스트가 많이 점착되어 주기적으로 교체되지 않으면 정압 손실이 크게 상응하여 배기풍량이 축소되어 주방실내 환경을 크게 악화시킬 수 있다. 또한 활성탄 자체가 수증기에 매우 약하여 제습기가 설비되지 않으면 필터 교체시기를 단축시킬 수 있으며, 교체 비용이 매우 고가이다. 또한 통과풍속이 제한되어 유닛의 크기도 매우 커 공간적으로도 매우 불리한 방식이다.

다른 방식으로는 UV 램프를 이용한 탈취 유닛이 있는데, UV 램프를 일정 파장으로 제작하여 오존을 발생시켜 탈취하는 방식이 있다. 이 방식은 정압손실은 없으나 오일미스트 등이 램프에 점착되면 오존 발생이 현저하게 떨어져 성능을 유 지하기 위해서는 매우 자주 램프를 직접 닦아주어야 하는 단점이 있었다.

본 발명은 주방에서 발생하는 오일미스트를 대상으로 설계되었다. 주방은 다른 실에 비하여 배기풍량이 매우 크며, 상업용 주방의 경우 조리시간이 길고, 오염 공기 발생량이 많이 발생한다. 또한 건축물에서 대형의 집진 설비를 설치할 공간이 한정되므로, 높은 유속에서도 다양한 크기의 입자에 대해 고효율 집진을 달성할 수 있는 전기 집진 유닛을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

1) 전기 집진기

본 발명의 전기 집진기는 와이어부와 집진판부를 포함하고 있다. 종래의 집진기는 와이어부에서 입자에 대한 하전이 주였지만, 본 발명의 집진기는 4열의 텅스텐 와이어와 접지판에 의하여 하전과 동시에 집진이 이루어지도록 설계되었다. 집진판부는 표면산화처리(아노다이징)된 다수의 알루미늄 판재로 접지판과 고전압판이 병렬로 배열되어 있다. 다열 타입의 2단식 집진기는 분리형으로 제작하는 것이 용이하나, 관리 및 불필요한 스페이스, 파워의 접점을 줄이기 위하여 단일 형태의 4열식 2단 집진기를 설계하였다.

본 발명의 와이어 고정 방식은 스프링의 압축력을 이용하여 제작이 간단하며 와이어를 일정한 인장력을 유지하면서 스파크에도 잘 끊어지지 않도록 적절하게 유지시킬 수 있다. 또한, 와이어부와 집진 셀들이 단일형으로 제작되어 취급이 간단하고, 유지관리도 수월하다.

본 발명의 전기 집진기의 작동에 있어서, 고압전원(-)이 4열로 일정 배열된 텅스텐 와이어에 공급되면 텅스텐 와이어에서 코로나 방전이 일어나게 되며, 넓게 분포된 방전영역에서는 4m/s의 유속으로 다량의 오일미스트가 함유된 기류가 통과되면서 입자가 하전되는 동시에 와이어 주변의 집진판으로 집진이 일어나게 된다. 와이어부에서 집진이 되지 않은 입자들은 고전압판과 접지판으로 병렬 배열된 집진부에서 생성된 자기장에 의해 집진된다.

4열의 텅스텐 와이어에서 발생하는 코로나 방전전류는 기존에 비해 매우 높은 방전 전류를 나타냄으로 집진효율을 높일 수 있다. 집진판의 간격도 오일미스트 및 각종 오염물질이 집진되었을 때, 표면에 부착된 입자로 인해 통전이 되어 스파크가 일어나지 않는 최소의 간격을 장기간의 실험을 통해 알아내어 적용시켰다. 즉, 상기 집진판부의 고전압판과 접지판간의 간격을 9 내지 10mm로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 9.25mm로 하여 설계할 수 있다.

이제, 도면을 기초로 하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 전기 집진기는 와이어부(Detail "A")와 집진판부(Detail "B")로 구분한다. 도 1은 본 발명에 따른 전기 집진기의 평면도이고, 도 2는 도 1의 "A"부분의 확대도이고, 도 3은 도 1의 "B"부분의 확대도이다.

집진부(Detail "B")는 표면산화처리(아노다이징)된 다수의 알루미늄 판재로 집진판(접지판(3,4); collecting electrode)과 방전판(고전압판(2); discharge electrode)이 병렬로 배열되어 있다. 상술된 바와 같이, 그 간격은 9 내지 10mm, 보다 바람직하게는 9.25mm 간격으로, 성능 실험에 따라 설정되었다. 도 11은 방전판(2) 및 집진판(3,4)을 도시한 도면이다.

와이어부는 (-)음하전의 코로나 방전을 일으키는 텅스텐 와이어(10)와 집진판(3)으로 구성되며, 텅스텐 와이어는 일정 간격으로 구멍이 뚫린 지지프레임(6)과 슬리브 터미널(13)과 스프링(11)에 의하여 탄성을 유지하며 연결되어 있으며, 와이어 프레임(6)은 볼트에 의하여 측면행어지지대(5)에 연결된다. 슬리브 터미널(13)과 스프링(11)에 대해서는 도 7에 상세하게 도시되어 있다. 도 8은 슬리브터미널(13)과 스프링(11)을 확대 촬영한 이미지를 도시한 도면이다. 도 9는 슬리브터미널과 스프링을 확대 촬영한 이미지를 도시한 또다른 도면이다.

설계된 와이어 고정 방식은 스프링의 압축력을 이용하여 제작이 간단하며 와이어가 일정한 인장력을 유지하면서 스파크에도 잘 끊어지지 않도록 적절하게 유지시킬 수 있다. 또한 와이어부와 집진 셀들이 단일형으로 제작되어 취급이 간단하고, 유지관리도 수월하다.

도 4는 본 발명에 따른 전기 집진기의 정면도 및 측면도이다. 방전부 바(7)는 방전판(2)과 연결되며, 집진판(3,4)과 전기적으로 절연되어 있으며, 집진판(8)도 마찬가지로 방전판과 절연되어 있다. 절연은 애자(9)에 의하여 통전을 방지하고 있다. 도 5는 도 4의 라인 A-A'을 따라 취해진 단면도이다.

그외에, 당업자의 이해를 돕기 위한 도면이 도시되어 있다. 즉, 도 10은 측면 프레임을 도시한 도면이고, 도 12은 행어 지지대를 도시한 도면이고, 도 13은 전기 집진기의 사시도이고, 도 14는 전기 집진기의 개략적인 분해 사시도이다.

2) 탈취 기능

상기 종래기술에서 상술된 정압손실 및 유지보수, 공간적인 단점을 개선하고 탈취를 할 수 있도록 설계된 집진기는 음(-)의 고압전류에 의한 와이어에서 발생하는 코로나 방전에 의하여 오존을 다량 발생한다. 공조방식에서는 배기시키는 공기 중 상당부분을 에너지 절약을 위해 재순환시켜 사용하는데 인체에 해로운 오존이 발생되면 피해가 발생할 수 있어 오존발생이 매우 적은 양(+)의 고압전류를 사용하지만, 환기 특성상 전외기 급기 및 배출 방식의 주방에서는 배기되는 초입에서 오존을 발생시켜 배출되는 덕트에서 최소의 반응시간을 확보하여 취기성분을 화학적으로 분해 제거할 수 있고, 대기 중에 배출시 배출될 수 있는 소량의 오존도 소멸된다.

3) 주방용 전기 집진기를 내장한 유닛

주방용 전기 집진기를 내장한 유닛은 주방 내부에 설치할 수 있는 입형 방식과 덕트 라인에 설치하는 인라인 타입으로 제작될 수 있다. 집진 유닛은 방화 댐퍼 및 기류 센서, 온도 센서, 도어 센서 등 센서 및 이를 제어할 수 있는 PLC 회로를 포함하는데, 화재시를 대비하여 온도 센서에서 신호를 받아 액츄에이터가 작동하여 댐퍼를 닫는다. 기류 센서는 배기 FAN이 작동이상이 생겨 배기가 되지 않을 때 오존이 배출되지 않을 우려가 있어 기류가 배기되지 않으면 전기 집진기는 작동을 멈춘다. 또한, 고압의 전류가 흐르는 집진기가 설치된 점검도어를 열면 감전의 우려가 있으므로 도어센서에 의해 제어될 수 있다. 또한, 집진기에서 스파크가 일어나면 집진 성능 및 파워에 문제가 생길 수 있으므로 연속적으로 5회이상 스파크 발생시 전원이 차단되는 제어 장치도 PLC 회로에 의해 구비되어 있다.

다음은 풍량 2.5m/s 및 3.5m/s에 대한 본 발명 전기 집진기의 집진 효율을 나타낸 도표이다.

기존의 전기 집진기의 통과 풍속이 현저히 낮아 전외기 방식의 대용량 풍량이 요구되는 상업용 주방에 설치하기 위해서는 덕트 라인에 매우 큰 형태의 제거장치가 요구되었으나, 오일미스트 대상으로 개발된 다열 2단식 전기 접진기는 3~4.5 m/s의 빠른 풍속에서도 계수법 96% 이상의 집진 효율을 가지므로 기존 주방에 적용 하거나 신축건물에 적용시 공간적인 부담을 줄일 수 있으며, 높은 제거 효율로 덕트 오염 및 건물오염 방지, 주방 배기 덕트 라인의 지상배출도 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 배기되는 초입에서 오존을 발생시켜 배출되는 덕트에서 최소의 반응시간을 확보하여 취기성분을 화학적으로 분해 제거할 수 있고, 대기 중에 배출시 배출될 수 있는 소량의 오존도 소멸된다.

Claims (14)

1. 다열의 와이어와 접지판을 구비하고, 하전과 동시에 집진이 이루어지는 와이어부; 및

   표면산화처리(아노다이징)된 다수의 알루미늄 판재로 고전압판과 접지판이 병렬로 배열되어 있는 집진판부;를 포함하고,

   상기 다열의 와이어는 텅스텐으로 제조된 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
2. 제1항에 있어서, 상기 다열의 와이어는 4열의 와이어인 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다열의 와이어는 스프링의 압축력을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
4. 제1항에 있어서, 상기 와이어부와 상기 집진판부의 집진 셀들이 단일형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
5. 제1항에 있어서, 상기 집진판부의 고전압판과 접지판간의 간격이 9 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
6. 제1항에 있어서, 상기 집진판부의 고전압판과 접지판간의 간격이 9.25mm인 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
7. 제1항에 있어서, 상기 와이어에는 음의 고전압원이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
8. 제7항에 있어서, 상기 음의 고전압원에 의한 코로나 방전을 배기 초입에서 발생시키는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
9. 전기 집진기 유닛에 있어서,

   전기 집진기;

   제어부; 및

   화재 예방부;를 포함하고, 상기 전기 집진기는,

   다열의 와이어와 접지판을 구비하고, 하전과 동시에 집진이 이루어지는 와이어부; 및

   표면산화처리(아노다이징)된 다수의 알루미늄 판재로 고전압판과 접지판이 병렬로 배열되어 있는 집진판부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 유닛.
10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는 센서 및 이를 제어할 수 있는 제어 회로를 포함한 것을 특징으로 하는 전기 집진기 유닛.
11. 제10항에 있어서, 상기 센서는

    배기 FAN이 작동이상이 생겨 배기가 되지 않을 때 오존이 배출되지 않을 유려가 있어 기류가 배기되지 않으면 전기 집진기의 작동을 정지시키기 위한 기류 센서;

    화재시 이상 기온을 검출하는 온도 센서; 및

    고압의 전류가 흐르는 집진기가 설치된 점검도어의 개방시의 감전을 방지하기 위한 도어 센서;를 포함한 것을 특징으로 하는 전기 집진기 유닛.
12. 제10항에 있어서, 상기 제어 회로는 PLC 회로인 것을 특징으로 하는 전기 집진기 유닛.
13. 제9항에 있어서, 상기 화재 예방부는 화재시에 온도 센서에서 신호를 받아 액츄에이터가 작동하여 댐퍼를 닫는 방화 댐퍼를 포함한 것을 특징으로 하는 전기 집진기 유닛.
14. 제11항에 있어서, 상기 센서는 집진기에서 연속적으로 5회이상 스파크 발생시 전원을 차단시키기 위한 센서를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전기 집진기 유닛.

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