KR101373720B1 - 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기 - Google Patents

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김학준
김용진
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Abstract

본 발명은 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기에 관한 것이며, 본 발명의 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기은 입자상 물질 및 유해가스를 포함하는 배기가스가 유출입하는 유입구 및 배출구가 형성된 몸체부; 상기 몸체부 내부에 마련되며, 상기 유입구로부터 유입되는 배기가스를 하전시키는 하전부; 유해가스를 흡수하거나 또는 상기 하전부를 통해 하전된 입자상 물질(PM:Particulate matter)을 벽면상에 포집하도록 중공이 형성되는 기둥형상으로 마련된 활성탄 섬유필터부; 상기 활성탄 섬유필터부의 중공 내부에 마련되고, 고전압을 인가받아 상기 활성탄 섬유필터부의 내벽면과의 사이에서 전기장을 발생시키며 외부와 절연되는 방전부; 상기 활성탄 섬유필터부의 단부에 마련되며, 배기가스가 상기 활성탄 섬유필터부의 벽면을 통과하도록 상기 활성탄 섬유필터부의 단부를 차단하는 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 고전압을 인가하여 집진효율을 향상시키고 오존발생량을 절감할 수 있는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기가 제공된다.

Description

활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기 {ELECTRIC PRECIPITATIOR USING ACTIVE CARBON FIBER FILTER}
본 발명은 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전압을 인가할 수 있어 배기가스의 처리효율을 향상시키고 오존발생율을 절감할 수 있는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기에 관한 것이다.
보일러, 자동차 및 공장 등에서 배출되는 배기가스 내에는 인체에 악영향을 끼치거나 환경오염을 유발시키는 유해성 가스와 입자상의 물질과 같은 미세 입자를 포함한다.
일반적인 전기집진기는 코로나 방전을 일으켜 입자상의 물질인 미세입자에 다량의 이온을 공급하며 미세입자를 하전시키고, 상기 하전된 미세입자를 집진하는 것으로 미세입자의 집진효율이 높은 특징을 가진다. 이로 인해 통상적으로 보일러, 공장 등에서 배출되는 배기가스는 전기집진기를 이용하여 처리를 하고 있는 실정이다.
그러나, 코로나 방전을 이용하여 미세입자를 하전시켜 집진하는 전기집진기는 유해성 가스(악취, 산성, 휘발성 유기화합물(VOC), 벤젠 등)을 처리할 수 없다는 문제점이 있어 이를 해소하기 위하여 전기집진기의 전방이나 후방에 별도로 활성탄 필터를 설치하여 유해성 가스를 처리하고 있다.
최근에는 활성탄의 흡착성능을 향상시키기 위해 섬유 형태로 가공된 활성탄 필터가 제공되고 있으며, 더 나아가 이러한 활성탄 필터를 직물형태로 엮어 활성탄 섬유필터부가 개발되고 있다.
이처럼, 배기가스 내의 유해가스와 미세입자를 처리하기 위하여 전기집진기의 전방 또는 후방에 활성탄 필터를 설치하여 처리하는 기술은 특허등록 제530973호와 특허등록 제623853호 등에 개시되어 있다.
이러한 종래기술들은 전기집진기와 별도의 활성탄 필터를 설치하여 배기가스 처리장치가 대형화되는 문제점이 있으며 구조적으로 복잡하여 설치비용이 상승하고 유지보수비용이 증가하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 특허등록 제1087055호에서는 하전 및 처리가 동시에 발생하는 활성탄소섬유 필터를 이용한 전기집진기에 대하여 개시하고 있다.
그러나, 특허등록 제1087055호의 발명은 장치의 소형화는 할 수 있으나 방전극에 고전압을 인가하기 어려워 효율이 떨어지고, 오존 발생율이 높다는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고전압을 인가하여 집진효율을 향상시키고 오존발생량을 절감할 수 있는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 입자상 물질 및 유해가스를 포함하는 배기가스가 유출입하는 유입구 및 배출구가 형성된 몸체부; 상기 몸체부 내부에 마련되며, 상기 유입구로부터 유입되는 배기가스를 하전시키는 하전부;유해가스를 흡수하거나 또는 상기 하전부를 통해 하전된 입자상 물질(PM:Particulate matter)을 벽면상에 포집하도록 중공이 형성되는 기둥형상으로 마련된 활성탄 섬유필터부; 상기 활성탄 섬유필터부의 중공 내부에 마련되고, 고전압을 인가받아 상기 활성탄 섬유필터부의 내벽면과의 사이에서 전기장을 발생시키며, 외부와 절연되도록 비금속 소재 또는 전도성 폴리머로 형성되거나 외면상에 비금속 소재의 코팅부재가 코팅되는 방전부; 상기 활성탄 섬유필터부의 단부에 마련되며, 배기가스가 상기 활성탄 섬유필터부의 벽면을 통과하도록 상기 활성탄 섬유필터부의 단부를 차단하는 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기에 의해 달성된다.
여기서, 상기 하전부는 복수개가 서로 이격되게 마련되어 이격 공간을 형성하며, 상기 이격공간으로 배기가스가 유동하도록 안내하는 가이드부; 상기 이격 공간 사이에 마련되어 고전압을 통해 배기가스를 하전시키며, 탄소섬유로 마련되는 이온발생부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차단부는 활성탄 섬유필터로 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 방전부는 비금속 또는 전도성 폴리머로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방전부는, 금속봉; 비금속 소재로 형성되며 상기 금속봉의 외면상에 마련된 코팅부재;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 고전압을 인가할 수 있도록 배기가스를 하전시키는 하전부와 배기가스에 포함되는 유해가스 및 입자상 물질을 처리하는 처리부를 분리하여 집진효율을 향상시킬 수 있는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기가 제공된다.
또한, 탄소섬유를 이용하여 배기가스를 하전시킴으로써 오존의 발생량을 절감할 수 있다.
또한, 방전부를 비금속 또는 비금속 코팅함으로써 고전압을 안정적으로 인가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기의 처리부에서 배기가스의 유동방향을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 3은 도 1에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기의 처리부에서 배기가스의 유동방향을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기의 방전부를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기는 배기가스에 포함된 유해가스와 입자상 물질을 동시에 처리하되, 하전부와 처리부를 분리하여 고전압 인가를 가능하게 하는 것으로서 몸체부(110)와 하전부(120)와 처리부(130)를 포함한다.
상기 몸체부(110)는 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)의 메인 프레임 역할을 하는 것으로서, 유해가스와 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 공급받아 유해가스 및 입자상 물질을 처리한 후 배출하는 것으로 배기가스가 유입되는 유입부(111)와 처리된 배기가스가 배출되는 배출부(112)를 포함한다.
여기서, 몸체부(110)는 배기가스의 유동경로 상에 설치되며, 후술할 활성탄 섬유필터부(131)의 교체를 위해 배기가스의 유동경로 상에서 분리가능하게 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 하전부(120)는 유입부(111)를 통해 유입되는 배기가스를 제공받아, ㅂ배기가스에 포함되는 입자상 물질(PM:Particulate matter)을 (+)극 또는 음(-)극 중 어느 하나의 극성을 가지도록 하전시키는 것으로, 가이드부(121)와 이온발생부(122)를 포함한다.
상기 가이드부(121)는 복수개가 서로 이격되게 배치되어 이격공간을 형성하며, 유입되는 배기가스가 이격공간을 따라 유동하도록 배기가스의 유동방향을 안내하는 것이다.
상기 이온발생부(122)는 에 양(+)극 또는 음(-)극 중 어느 하나의 극성을 갖는 전하를 공급하여 이온발생부(122)를 통과하는 배기가스가 전체적으로 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성을 갖도록 하는 것으로서, 가이드부(122)에 의해 형성되는 이격 공간에 배치되나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에 따르면, 이온발생부(122)는 수㎛ 에서 수십㎛의 직경을 가지는 탄소섬유로 구성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 이온발생부(122)와 전기적으로 연결되어, 이온발생부(122)로부터 양(+)극 또는 음(-)극 중 어느 하나의 극성을 갖는 전하가 배출되도록 전압을 공급하는 전압공급부(123)를 더 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 전압공급부(123)는 교류전압을 공급하도록 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기의 처리부에서 배기가스의 유동방향을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기의 처리부에서 배기가스의 유동방향을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 또는 도 3을 참고하면, 상기 처리부(130)는 하전된 입자상 물질(PM) 및 유해가스를 포함한 배기가스를 공급받아 활성탄 섬유필터부를 통해 하전된 입자상 물질(PM) 및 유해가스를 처리하는 것으로서, 활성탄 섬유필터부(131)와 방전부(132)와 차단부(133)를 포함한다.
상기 활성탄 섬유필터부(131)는 벽면을 통과하는 배기가스에 포함되는 입자상 물질 및 유해가스를 처리하는 것이다.
여기서, 배기가스에 포함되는 유해가스는 활성탄 섬유필터(131)에 흡수됨으로써 처리되고, 배기가스에 포함되는 입자상 물질은 하전된 상태로 활성탄 섬유필터(131)의 벽면상에 포집되어 처리된다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에서 활성탄 섬유필터부(131)는 중공이 형성되며 배기가스가 통과할 수 있도록 소정두께의 벽면이 형성되는 원통형으로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 방전부(132)는 고전압을 인가받아 활성탄 섬유필터부(131)와의 사이에서 전기장을 발생시켜 하전된 입자상 물질이 활성탄 섬유필터부(131)의 벽면으로 유동하도록 안내하는 것이다.
도 4는 도 1에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기의 방전부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에서 방전부(132)는 비금속성의 소재로 마련되거나 금속봉(133)과 금속봉(133)의 외면을 코팅하는 비금속성의 코팅부재(134)를 포함하도록 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 차단부(135)는 활성탄 섬유필터(131)의 단부를 차단하여, 배기가스가 활성탄 섬유필터(131)의 벽면을 통과하도록 안내하는 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에서 차단부(135)는 활성탄 섬유필터로 마련되어 차단부(135)의 벽면상에서도 유해가스 또는 입자상 물질을 포집할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에서 몸체부(110)와 처리부(130)의 결합관계를 다시 설명하면, 몸체부(110)의 내면과 활성탄 섬유필터부(131)의 외벽면은 소정간격으로 이격된다.
또한, 차단부(135)는 활성탄 섬유필터부(131)의 후단부에 마련되되 활성탄 섬유필터부(131)의 전단부는 개방되어, 하전부(120)를 통과한 배기가스가 활성탄 섬유필터부(131)의 중공으로 유동한다.
한편, 배기가스가 활성탄 섬유필터부(131)를 통과하지 않은채 배출부(112) 측으로 유동하는 것을 방지하도록 활성탄 섬유필터부(131)의 전단부와 몸체부(110)의 내면 사이는 차단되는 것이 바람직하다.
지금부터는 상술한 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)의 제1실시예의 작동에 대하여 배기가스의 유동방향을 기준으로 설명한다.
유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스가 유입부(111)를 통해 몸체부(110)의 내부로 유입된다.
유입부(110)를 통해 몸체부(110)로 유입된 배기가스는 하전부(120)를 통과하며, 배기가스에 포함된 입자상 물질은 이온발생부(112)로부터 방출되는 이온에 의해 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성을 가지도록 하전된다.
하전부(120)를 통해 입자상 물질이 하전된 배기가스는 처리부(130)로 제공된다.
도 2를 참고하면, 배기가스는 활성탄 섬유필터(131)의 중공 내부로 유입되며, 방전부(132)와 활성탄 섬유필터(131) 사이의 전기장에 의해 활성탄 섬유필터(131) 측으로 입자상 물질이 유동한다.
여기서, 방전부(132)는 하전부(120)로부터 방출되는 이온의 극성과 동일한 극성의 전압을 인가받아 입자상 물질의 유동방향이 활성탄 섬유필터(131)의 내벽을 향하도록 유도한다.
즉, 중공 내부에 배치된 방전부(132)가 방사방향을 따라 전기장을 형성하면, 동일한 극성을 가지는 입자상 물질이 전기적 척력에 의하여 활성탄 섬유필터(131)의 내벽을 향하여 처리될 수 있다.
한편, 배기가스에 포함되는 유해가스는 활성탄 섬유필터(131)의 벽면을 통과하는 과정에서 활성탄 섬유필터(131)에 흡수되며, 이는 주지한 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
처리부(130)를 통해 입자상 물질 및 유해가스가 처리된 배기가스는 배출부(112)를 통해 몸체부(110)로부터 배출된다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(200)에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(200)는 배기가스에 포함된 유해가스와 입자상 물질을 동시에 처리하되, 하전부와 처리부를 분리하여 고전압 인가를 가능하게 하는 것으로서 몸체부(110)와 하전부(120)와 처리부(230)를 포함한다.
상기 몸체부(110)와 하전부(120)와 처리부(230)의 구성은 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에서와 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 몸체부(110)와 처리부(230)의 결합관계는 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)와 상이한바 이에 대해 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(200)에서 차단부(235)는 활성탄 섬유필터부(231)의 전단부에 마련되고 활성탄 섬유필터부(231)의 후단부와 몸체부(110)의 내벽면을 차단시킴으로써 배기가스가 활성탄 섬유필터부(231)을 외벽면을 통과하여 중공으로 유동하도록 마련된다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(100)에서는 입자상 물질이 활성탄 섬유필터부(131)의 내벽면에 포집되도록 마련되나 본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(200)에서는 입자상 물질이 활성탄 섬유필터부(231)의 외벽면에 포집되도록 마련된다.
지금부터는 상술한 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(200)의 제2실시예의 작동에 대하여 배기가스의 유동방향을 기준으로 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기(200)의 작동원리는 원칙적으로 제1실시예와 동일하다.
다만, 배기가스가 활성탄 섬유필터(231)의 외부로부터 중공으로 유입되도록 방전부(232)는 하전된 입자상 물질과는 다른 극성을 가지는 고전압을 인가받아 전기적 인력에 의해 배기가스의 유동방향을 안내할 수 있다.
예컨대, 하전부(120)를 통해 입자상 물질이 양극의 성질을 갖는다면, 방전부(232)는 음극의 고전압을 인가받아야 하며, 하전부(120)를 통해 입자상 물질이 음극의 성질을 갖는다면, 방전부(232)는 양극의 고전압을 인가받아야 한다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기
110: 몸체부 120: 하전부
130: 처리부

Claims (5)

  1. 입자상 물질 및 유해가스를 포함하는 배기가스가 유출입하는 유입구 및 배출구가 형성된 몸체부;
    상기 몸체부 내부에 마련되며, 상기 유입구로부터 유입되는 배기가스를 하전시키는 하전부;
    유해가스를 흡수하거나 또는 상기 하전부를 통해 하전된 입자상 물질(PM:Particulate matter)을 벽면상에 포집하도록 중공이 형성되는 기둥형상으로 마련된 활성탄 섬유필터부;
    상기 활성탄 섬유필터부의 중공 내부에 마련되고, 고전압을 인가받아 상기 활성탄 섬유필터부의 내벽면과의 사이에서 전기장을 발생시키며, 외부와 절연되도록 비금속 소재 또는 전도성 폴리머로 형성되거나 외면상에 비금속 소재의 코팅부재가 코팅되는 방전부;
    상기 활성탄 섬유필터부의 단부에 마련되며, 배기가스가 상기 활성탄 섬유필터부의 벽면을 통과하도록 상기 활성탄 섬유필터부의 단부를 차단하는 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하전부는 복수개가 서로 이격되게 마련되어 이격 공간을 형성하며, 상기 이격공간으로 배기가스가 유동하도록 안내하는 가이드부; 상기 이격 공간 사이에 마련되어 고전압을 통해 배기가스를 하전시키며, 탄소섬유로 마련되는 이온발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차단부는 활성탄 섬유필터로 마련되는 것을 특징으로 하는 활성탄 섬유필터를 이용하는 전기집진기.
  4. 삭제
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