KR101054315B1

KR101054315B1 - 전기집진장치

Info

Publication number: KR101054315B1
Application number: KR1020110003498A
Authority: KR
Inventors: 김용진; 김학준; 한방우
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2011-08-08

Abstract

본 발명은 전기집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집진판의 금속성 박판과 코팅필름을 초음파 접착법에 의해 접착함으로써, 기존의 접착방식인 접착제가 사용되지 않아 접착제가 산성가스에 의해 부식되어 떨어져 전기 누전문제가 없고, 그에 따라 집진판이 산성가스에 쉽게 부식되지 않으며, 특히 대면적 집진판의 제작이 용이한 특징이 있다.

Description

전기집진장치{Electric precipitation}

본 발명은 전기집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집진판의 금속성 박판과 코팅필름을 초음파 접착법에 의해 접착함으로써, 기존의 접착방식인 접착제가 사용되지 않아 접착제가 산성가스에 의해 부식되어 떨어져 전기 누전문제가 없고, 그에 따라 집진판이 산성가스에 쉽게 부식되지 않으며, 특히 대면적 집진판의 제작이 용이한 전기집진장치에 관한 것이다.

오염된 공기로부터 미세입자 등과 같은 유해물질을 제거하여 깨끗한 공기로 처리하는 다양한 장치가 있으며, 최근에는 집진효율이 좋은 코로나(또는 스트리머) 방전으로 오염된 공기 중에 있는 미세입자를 하전시키고, 정전집진기를 이용하여 집진하는 처리장치도 개발되어 있다.

상기 미세입자를 하전시켜 정전필터로 집진하는 공기처리장치인 종래기술에는 국내 등록특허 제711070호의 공기정화장치와, 국내 등록특허 제625425호의 방전장치 및 공기정화장치 등이 제시되어 있다.

상기 국내 등록특허 제711070호의 공기정화장치와 상기 국내 등록특허 제625425호의 방전장치 및 공기정화장치는 스트리머 방전부에서 스트리머 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 공기 중에 포함되어 있는 미세입자(먼지, 세균류, 알레르기 등)을 이온화시켜 포집하는 것이다.

일반적으로 전기집진장치는 석탄, 석유 등의 화성연료를 사용하는 화력발전소, 소각로 등에서 배출되는 다량의 분진 등 입자상태의 오염먼지를 포함하는 배출가스(연소가스)를 고전압을 이용하여 전극봉(방전극)으로 전계를 형성시켜 대전시키는 하전작용을 수행하며, 이 대전된 입자상태의 오염먼지를 포함하는 연소가스를 전극봉(방전극)과 상반된 극성을 가지고 있는 집진판에서 포집하여 제거하는 기본적인 구조로 되어 있으면서, 연소(배출) 후 전기집진장치 내로 유입되는 연소(배출)가스(분진함유)를 유도하는 덕트로 유입되는 입자에 전기를 띠게 하는 전극봉(방전극) 및 고전압 발생장치, 대전된 입자를 포집하는 집진부 등으로 구성된다.

일반적인 전기집진장치에 대하여 간략하게 설명하면, 분진이 함유된 연소가스를 유입 받아 여기에 포함된 입자상태의 분진을 포집하는 유로(덕트)가 기본적으로 구비되어 있으며, 상기 유로(덕트)의 일측에는 고전압인가장치로부터 전원을 인가받도록 전기적으로 연결된 다수의 방전극(핀)이 형성된 전극(방전)봉이 절연 고정장치로 설치되고, 상기 전극봉은 후방에는 방전극에서 발생한 코로나 방전으로 형성되는 이온에 의하여 하전된 오염먼지를 집진하는 집진판이 설치된다.

그러나, 상기와 같이 코로나 방전을 이용하는 전기집진장치의 경우에는 다량의 이온을 발생할 수 있다는 장점이 있으나, 전력의 소비가 크고 코로나 방전시 다량의 오존이 발생하는 단점이 있다. 또한, 배출가스 내에 다량의 산성의 가스를 포함하고 있는 경우에는 전극봉이 쉽게 부식되는 단점이 있다. 이와 같이 소비전력이 크고, 오존 발생이 많으며, 산성가스를 포함하는 배출가스에 사용하지 못하는 단점으로 사용상에 제약을 받는 문제점이 있다.

또한, 코로나(스트리머) 방전을 이용한 저온 플라즈마 방식의 공기처리장치는 미세입자를 하전시켜 집진함으로써 미세입자의 집진 효율을 좋으나, 방전시 다량의 오존을 발생시켜 공기처리장치에서 정화되어 배출되는 배출공기를 바로 실내공기로 사용할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

집진판의 금속성 박판과 코팅필름을 초음파 접착법에 의해 접착함으로써, 기존의 접착방식인 접착제가 사용되지 않아 접착제가 산성가스에 의해 부식되어 떨어져 전기 누전문제가 없고, 그에 따라 집진판이 산성가스에 쉽게 부식되지 않으며, 특히 대면적 집진판의 제작이 용이한 전기집진장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 인가되는 고전압에 의하여 코로나 방전이 발생하여 상기 발생된 코로나 방전에 의하여 배출가스에 포함된 미세입자가 하전되는 하전장치의 일단부에 설치되고, 상기 하전장치에서 하전된 미세입자를 정전집진하는 전기집진장치에 있어서,

상기 하전장치에서 이송된 배출가스가 내부에 유입된 후, 정전 집진한 뒤 배출되도록 양측에 유입구와 배출구가 형성되고, 상기 유입구와 배출구 사이에 일체형으로 형성되어 배출가스의 미세입자를 집진하는 집진판이 구비되도록 집진부가 형성되는 케이스와;

상기 케이스의 집진부에 다수개가 설치되고, 외부에서 전기가 인가되어 방전에 의해 하전된 미세입자를 정전 집진하는 집진판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 전기집진장치는 집진판의 금속성 박판과 코팅필름을 초음파 접착법에 의해 접착함으로써, 기존의 접착방식인 접착제가 사용되지 않아 접착제가 산성가스에 의해 부식되어 떨어져 전기 누전문제가 없고, 그에 따라 집진판이 산성가스에 쉽게 부식되지 않으며, 특히 대면적 집진판의 제작이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하전장치와 연결된 전기집진장치를 나타낸 측면도이고,
도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고,
도 3은 도 2의 B부분을 나타낸 확대도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 집진판을 나타낸 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 집진판의 제조를 나타낸 개략도이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 인가되는 고전압에 의하여 코로나 방전이 발생하여 상기 발생된 코로나 방전에 의하여 배출가스에 포함된 미세입자가 하전되는 하전장치의 일단부에 설치되고, 상기 하전장치에서 하전된 미세입자를 정전집진하는 전기집진장치에 있어서,

상기 케이스의 집진부에 다수개가 설치되고, 외부에서 전기가 인가되어 방전에 의해 하전된 미세입자를 정전 집진하는 집진판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지도 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전기집진장치(30)는 인가되는 고전압에 의하여 코로나 방전이 발생하여 상기 발생된 코로나 방전에 의하여 배출가스에 포함된 미세입자가 하전되는 하전장치(1)의 일단부에 설치되고, 상기 하전장치(1)에서 하전된 미세입자를 정전집진하는 장치로써, 케이스(10)와, 집진판(20)으로 구성된다.

여기서, 상기 하전장치(1)에 대해 간략히 설명하면, 먼저, 하전장치(1)는 도 1에서처럼 전기집진장치(30)의 앞부분 즉, 전기집진장치(30)의 유입구(11) 부분에 구비되어 오염물질을 하전시키는데, 이때, 오염물질이란 반도체 및 LCD 공정 후 배출되는 배기가스 등을 말하는 것으로 내부에 미세입자가 내포되어 있다.

그런 배기가스를 하전장치(1)에 유입시키고, 유입된 배기가스에 방전봉(미도시), 방전판(미도시), 방전봉 고전압장치(미도시) 등을 사용하여 코로나 방전을 발생시키며, 상기 코로나 방전이 미세입자에 하전되는 장치이다.

상기 케이스(10)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 하전장치(1)에서 이송된 배출가스가 내부에 유입되도록 하전장치(1)와 연결되는 유입구(11)와, 상기 유입구(11)를 통해 하전된 배출가스가 임시 저장되어 정전 집진되는 집진부(13)와, 상기 집진부(13)의 일단부 즉, 유입구(11)의 반대측에 형성되어 집진부(13)에서 정전 집진된 배출가스가 배출되는 배출구(12)로 구비된다.

여기서, 상기 유입구(11)와 배출구(12)는 도 1에서처럼 집진부(13)의 양측면에 덕트형태로 돌출 형성되고, 끝단부에는 각각의 다른 장치와 연결되도록 플레이트(미도시)로 형성되어 볼트, 너트 등의 연결부재에 의해 고정할 수 있으며, 상기 집진부(13)는 유입구(11)와 배출구(12) 사이에 일체형으로 형성되는데, 상기 유입구(11)와 배출구(12)보다 수직 폭이 크게 형성되어 내부에 배출가스의 미세입자를 집진하는 집진판(20)이 구비된다.

그리고, 상기 집진부(13)는 도 2에 도시한 바와 같이, 배출가스의 이송방향으로 설치되는 다수개의 집진판(20)이 구비되도록 지지판(14)이 수평으로 형성되고, 상기 지지판(14)이 집진부(13)의 내부 중단부에 형성됨으로써, 상기 집진부(13)의 내부를 두 개의 구획으로 구분한다. 이때, 상측 구획은 집진판(20)에 전기를 인가하기 위해 외부에서 전선(26)이 집진판(20)에 연결되도록 외부와 일정부분 연통되어 있고, 하측 구획은 배출가스가 이송되면서 집진판(20)에 의해 집진되는 부위이다.

또한, 상기 지지판(14)에는 다수개의 집진판(20)이 끼워지도록 다수개의 삽입홀(15)이 형성되는데, 상기 하측 구획을 통해 이송되는 배출가스가 상기 삽입홀(15) 즉, 집진판(20)과 삽입홀(15) 사이를 통해 상측 구획으로 유입될 수 있고, 만약 유입되면 배출가스가 외부와 일부 연통된 부위를 통해 외부로 배출되어 공기 오염을 발생시킬 수 있다.

그렇기에 상기 지지판(14)의 상측부에는 도 3을 참고하여, 삽입홀(15)에 끼워진 지지판(14)과 삽입홀(15) 사이로 배출가스의 미세입자가 유입되지 않도록 레진(resin)층(17) 즉, 지지판(14)과 삽입홀(15) 사이의 틈새를 밀폐할 수 있는 레진을 도포하여 층(17)을 이루는 것이다.

그리고, 상기 집진부(13)의 내부 하단면에는 지지판(14)에 의해 지지된 집진판(20)이 하단부가 배출가스의 이송 흐름에 의해 흔들릴 수 있는데, 이렇게 되면 상기 집진판(20) 전체가 흔들려 상기 삽입홀(15)과의 틈새가 더 발생할 수 있고, 심하면 집진판(20)의 파손 등이 발생할 수 있다 그렇기에 집진판(20)의 하단부가 지지되도록 다수개의 지지돌기(16)가 형성된다.

여기서, 상기 지지돌기(16)는 집진부(13)의 하단면에서 상측으로 돌출 형성되고, 상기 지지돌기(16)와 지지돌기(16)가 한쌍으로 상호 소정간격(집진판(20)의 두께만큼)으로 이격되어 홈이 형성되며, 상기 이격된 홈사이에 집진판(20)의 하단부가 삽입되어 지지되는 것이다.

상기 집진판(20)은 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 케이스(10)의 집진부(13)에 다수개가 배출가스의 이송방향으로 설치되고, 상기 케이스(10)의 외부에 형성된 고전압장치(2)와 연결되어 상기 고전압장치(2)에 의해 전기가 인가되어 방전하여 이송되는 배기가스의 하전된 미세입자를 정전 집진하는 역할을 한다.

여기서, 상기 집진판(20)은 도 1과 도 4를 참고하여, 금속성 박판(21)을 중심으로 양측면에 한 쌍의 코팅필름(22)이 코팅된다. 이때, 상기 한 쌍의 코팅필름(22)은 유전성 폴리머 재질로 구비되고, 상기 금속성 박판(21)의 면적보다 조금 넓게 연장 형성되어 코팅필름(22)이 상호 마주보도록 구비된다.

그리고, 상기 금속성 박판(21)의 양측면에 구비되는 한 쌍의 코팅필름(22)은 도 5에서처럼 초음파 진동을 가하여 열을 발생시킴과 동시에 코팅필름(22)을 금속성 박판(21)에 압착하는 초음파 접착법(ultrasonic bonding)을 이용하여 금속성 박판(21)과 코팅필름(22)을 상호 접합한다.

또한, 상기 금속성 박판(21)의 외부로 연장된 코팅필름(22) 부분은 상호가 마주보게 배치되므로 상술한 초음파 접착법을 이용하여 코팅필름(22)의 온도를 유리전이온도로 높여서 코팅필름(22) 상호간 접합하여 집진판(20)을 제작하는 것이다.

이렇듯, 상기에서 기술한 집진판(20)을 이용하면 접착제를 이용할 필요가 없으므로 접착제 부식에 의한 전기 누전현장을 방지할 수 있고, 대면적화가 요구되는 집진판(20) 제작시도 금속성 박판(21)과 코팅필름(22) 간에 균일한 접합력을 제공할 수 있으므로 집진율을 높임과 동시에 수명을 늘릴 수 있다.

여기서, 상기 코팅필름(22)은 유전성의 폴리머 재질로 형성되는데, 상기 유전성의 폴리머 재질이란, 전기적 절연성과 유전율이 우수한 폴리에틸렌(Polyethylene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene)이 이용될 수 있다. 이때, 상기 유전율(permittivity)이란, 외부 전기장을 유전체에 가하면 유전분극 현상이 일어나 가해진 외부 전기장에 반대방향으로 분극에 의한 전기장이 생긴다. 결과 유전체내 전기장 세기가 작아진다. 이때 작아진 비율이 유전율을 말하는 것이다.

그리고, 상기 박판(21)의 일단면에는 도 4에서처럼 외부에서 전기가 인가되기 위한 부재물이 결합되도록 관통홀(23)이 형성되고, 이때, 상기 관통홀(23)은 박판(21)의 양측면에 형성된 코팅필름(22)의 일단면에도 동일한 위치에 관통 형성된다.

또한, 상기 부재물은 박판(21)의 관통홀(23)에 삽입되어 전기를 박판(21)에 전달하는 볼트(24)와, 상기 볼트(24)의 일측에 결합되어 볼트(24)를 고정시키는 너트(25)와, 상기 볼트(24)와 너트(25) 사이에 연결되어 외부의 전기를 볼트에 인가시키는 전선(26)으로 구성되는데, 도 1에서처럼 다수개의 집진판(20) 사이를 전선(26)이 연결되어 상호 전기가 인가된다.

그리고, 상기 다수개의 집진판(20) 사이에는 집진판(20)이 상호 소정간격으로 이격되어 구비되도록 스페이셔(27)가 각각 설치되고, 상기 스페이셔(27)는 집진부(13)의 상측 구획에 구비된다.

10 : 케이스 11 : 유입구
12 : 배출구 13 : 집진부
14 : 지지판 15 : 삽입홀
16 : 지지돌기 17 : 레진층
20 : 집진판 21 : 박판
22 : 코팅필름 23 : 관통홀
24 : 볼트 25 : 너트
26 : 전선 27 : 스페이셔
30 : 전기집진장치

Claims

인가되는 고전압에 의하여 코로나 방전이 발생하여 상기 발생된 코로나 방전에 의하여 배출가스에 포함된 미세입자가 하전되는 하전장치(1)의 일단부에 설치되고, 상기 하전장치(1)에서 하전된 미세입자를 정전집진하는 전기집진장치(30)에 있어서,
상기 하전장치(1)에서 이송된 배출가스가 내부에 유입된 후, 정전 집진한 뒤 배출되도록 양측에 유입구(11)와 배출구(12)가 형성되고, 상기 유입구(11)와 배출구(12) 사이에 일체형으로 형성되어 배출가스의 미세입자를 집진하는 집진판(20)이 구비되도록 집진부(13)가 형성되는 케이스(10)와;
상기 케이스(10)의 집진부(13)에 다수개가 설치되고, 외부에서 전기가 인가되어 방전에 의해 하전된 미세입자를 정전 집진하는 집진판(20);을 포함하여 구성되고,
상기 집진부(13)에는 배출가스의 이송방향으로 설치되는 다수개의 집진판(20)이 구비되도록 내부 중단부에 지지판(14)이 수평으로 형성되고, 상기 지지판(14)에는 다수개의 집진판(20)이 끼워지도록 다수개의 삽입홀(15)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,
상기 집진부(13)의 내부 하단면에는 지지판(14)에 의해 지지되는 집진판(20)의 하단부를 지지하도록 다수개의 지지돌기(16)가 형성되고, 상기 지지돌기(16)는 한쌍으로 상호 이격 형성되어 사이에 집진판(20)의 하단부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서,
상기 지지판(14)의 상부면에는 삽입홀(15)에 끼워진 지지판(14)과 삽입홀(15) 사이로 배출가스의 미세입자가 유입되지 않도록 레진(resin)층(17)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 1항에 있어서, 상기 집진판(20)은,
외부에서 전기가 인가되어 방전에 의해 하전된 미세입자를 정전 집진하는 금속성의 박판(21)과;
상기 박판(21)의 양측면에 박판(21)의 면적보다 넓게 형성되어 상호 대응되도록 접촉되고, 상호 접촉된 부위에 초음파 접착법(ultrasonic bonding)에 의해 접착시켜 박판(21)의 외면을 코팅하는 코팅필름(22);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 4항에 있어서,
상기 박판(21)의 일단면에는 외부에서 전기가 인가되기 위한 부재물이 결합되도록 관통홀(23)이 형성되고, 상기 관통홀(23)은 박판(21)의 양측면에 형성된 코팅필름(22)의 일단면에도 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 5항에 있어서,
상기 부재물은 박판(21)의 관통홀(23)에 삽입되어 전기를 박판(21)에 전달하는 볼트(24)와, 상기 볼트(24)의 일측에 결합되어 볼트(24)를 고정시키는 너트(25)와, 상기 볼트(24)와 너트(25) 사이에 연결되어 외부의 전기를 볼트(24)에 인가시키는 전선(26)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 4항에 있어서,
상기 다수개의 집진판(20) 사이에는 집진판(20)이 상호 소정간격으로 이격되어 구비되도록 스페이셔(27)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제 4항에 있어서,
상기 코팅필름(22)은 전기적 절연성과 유전율이 높은 유전성 폴리머 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
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