KR102057177B1 - 전기 집진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접지 전극을 방전 전극보다 공기 유동 방향의 하류에 두어 이온화 영역이 접지 전극의 하류에 마련되도록 하고, 접지 전극을 메탈섬유필터로 구성하여 이온화 영역에서 이온화된 입자들이 즉시 포집될 수 있도록 함으로써, 전기 집진에 필요한 구성을 최소화하여 비용을 절감하고 컴팩트한 구조를 가지며 유지 보수가 용이하고, 전기 집진도 확실히 이루어지는 한 전기 집진 장치를 제공한다.

Description

전기 집진 장치{An Electric Dust Collector}

본 발명은 전기 집진 장치에 관한 것이다.

공기 중의 입자는 사람이 호흡하는 과정에서 대부분 비강과 기관지에서 걸러진다. 그러나 미세먼지나 초미세먼지는 폐까지 함께 유입되어 인체에 영향을 미치게 된다.

이런 연유로 미세먼지나 초미세먼지까지 걸러주는 공기청정기에 대한 관심이 높아지고 있다. 헤파 필터는 미세먼지나 초미세먼지를 걸러주는 기능이 있어서 공기청정기에 많이 사용되고 있다.

그러나 헤파필터는 공극이 매우 작아 필터 전후 간 차압이 매우 크다. 이런 연유로 헤파필터를 사용하는 공기청정기에서는 흡입 능력이 높은 팬을 사용하고, 그만큼 소음이 많이 발생한다. 또한 헤파필터를 사용하는 공기청정기는 초기 제작비용은 적지만, 재생하기 어려운 헤파필터를 주기적으로 교체해야 하는 점에서, 유지비용이 만만치 않게 들어간다.

이러한 점을 감안하여, 전기 집진 방식을 써서 공기 중의 입자를 집진하는 전기 집진 장치를 적용한 공기청정기의 수요가 늘고 있다. 전기 집진의 원리는, 공기 중의 입자를 대전시킨 후, 대전된 입자가 전기적 힘에 의해 집진부에 부착되도록 하는 것이다.

종래의 전기 집진 장치는, 입자를 대전시키기 위해, 공기 유동의 상류에 방전전극과 접지전극을 배치하고 두 전극 간에 고전압을 걸어 전기장을 일으킴으로써, 이온화 영역을 형성하는 대전부를 구비한다. 그리고 이온화 영역을 지나 이온화된 입자를 포함하는 공기에서 이온화된 입자들을 집진하기 위해, 또 다른 방전전극과 접지전극을 배치하고 두 전극 간에 고전압을 걸어 전기장을 일으킴으로써, 이온화 영역을 형성하는 하전부를 구비한다.

그러면, 대전부를 지나며 이온화된 입자들은 하전부에서 전극에 부착되어 집진된다.

이러한 종래의 전기 집진 장치는, 대전부와 하전부(집진부)가 분리된 구조로서, 대전부의 접지 전극은 공기의 유동 방향과 평행하게 연장되는 평판 전극을 사용하고, 하전부(집진부)의 방전전극과 접지전극도 공기의 유동 방향과 평행하게 연장되는 평판형의 전극을 사용한다. 특히 집진이 이루어지는 하전부에서는 전극 표면과 공기 유동과의 접촉 면적을 확보해야 하기 때문에, 전극이 공기 유동방향으로 길게 형성될 수밖에 없었다.

이처럼 공기 유동의 상류와 하류에 각각 대전부와 집진부를 구비해야 하고, 대전부와 집진부 간의 절연 확보를 위해 이들 간의 간격 확보가 필수적이며, 대전부와 집진부의 전극이 공기 유동 방향과 나란히 배열된 평판 형태인 점에서, 종래의 전기 집진 장치는 공기 유동 방향으로 상당한 부피를 차지할 수밖에 없었다. 참고로, 종래의 전기 집진 장치는 상대적으로 슬림한 3cm 내외의 헤파필터의 2~3배 정도의 부피를 차지한다.

또한 대전부와 하전부에 각각 고전압을 인가하는 고전압 인가 장치를 각각 구비해야 한다는 점에서 장치 구성에 소요되는 비용이 크고, 방전이 2군데서 일어나므로 오존의 발생 가능성도 그만큼 더 높다는 문제가 있었다.

아울러 세척 과정에서 대전부와 하전부를 모두 세척해야 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 대전부와 집진부를 분리하여 구성하지 않고, 대전과 집진이 동시에 일어나도록 방전 전극과 접지 전극을 하나씩만 구비하여도 집진이 이루어질 수 있는 전기 집진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 공기 유동 방향으로 슬림하게 구성할 수 있는 전기 집진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

집진된 필터를 쉽게 세척하고 재생할 수 있는 전기 집진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 공기 유동의 상류에 배치되고 고전압 인가부(5)의 제1전극과 연결되어 방전 전극을 구성하고, 첨단부가 상기 공기 유동의 하류를 향하는 방향으로 배열된 복수 개의 고전압핀(31); 및 상기 공기 유동의 방향을 가로지르는 방향으로 연장되며 상기 고전압핀(31)보다 공기 유동의 하류에 배치되고, 상기 공기가 통과하도록 공극(h)이 구비되며, 고전압 인가부(5)의 제2전극과 연결되어 접지전극을 구성하는 메탈섬유필터(41);를 포함하는 전기 집진 장치를 제공한다.

상기 고전압 인가부(5)에 전원이 인가되면 상기 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41) 사이에 전기장(f)이 걸리며 이온화 영역(a)이 형성되고, 상기 고전압 인가부(5)에 전원이 인가된 상태에서 공기가 유동하면 공기에 혼입되어 유동하는 입자(p)가 상기 이온화 영역을 거치며 이온화되며, 상기 이온화 영역에서 이온화된 입자(ip)는 상기 전기장(f)의 작용에 의해 상기 메탈섬유필터(41)에 부착되어 집진된다.

상기 고전압핀(31)의 첨단부와 상기 메탈섬유필터(41)의 표면 사이의 거리(d)는 5mm 이상 15mm 이하이다. 보다 구체적으로 상기 거리(d)는 10mm 일 수 있다.

상기 고전압핀(31) 사이의 간격(g)은 10mm 이상 30mm 이하이다. 보다 구체적으로 상기 간격(g)은 10mm 일 수 있다.

상기 고전압 인가부(5)에서 인가되는 전압은 4kV 이상 6kV 이하이다. 보다 구체적으로 상기 전압은 5kV일 수 있다.

상기 메탈섬유필터(41)의 평균 공극(h)은 5μm 이상 30μm 이하이다. 보다 구체적으로 상기 공극은 5~10μm일 수 있으며, 바람직하게는 10μm일 수 있다.

상기 메탈섬유필터(41)의 두께(c)는 0.5 mm 이상 1.5mm 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 두께(c)는 1mm일 수 있다.

상기 전기 집진 장치는, 상기 메탈섬유필터(41)와, 상기 메탈섬유필터를 지지하는 필터프레임(43)을 구비하는 제2전극조립체(40)를 더 포함하고, 상기 필터프레임(43)은 상기 메탈섬유필터(41)의 가장자리를 지지하는 외부틀(434)과, 상기 메탈섬유필터(41)의 표면을 지지하며 대향하는 외부틀(434)을 연결하는 내부틀(435)을 포함할 수 있다.

상기 전기 집진 장치는, 상기 제2전극조립체(40)의 테두리를 감싸는 메인프레임(60)을 더 구비하고, 상기 메인프레임(60)은 상기 제2전극조립체(40)의 양측면과 하부면을 감싸는 본체(61)와, 상기 본체에 착탈 가능하게 설치되며 상기 제2전극조렙체(40)의 상부면을 감싸는 분리부(62)를 포함하며, 상기 본체(61)의 양측면 내측에는 상기 제2전극조립체(40)의 양측 단부가 끼워지도록 상하방향으로 연장된 홈(611)이 마련될 수 있다.

상기 전기 집진 장치는, 상기 고전압핀(31)과, 상기 고전압핀을 지지하는 핀프레임(32)을 구비하는 제1전극조립체(30)를 더 포함하고, 상기 복수 개의 고전압핀(31)은 첨단부가 형성된 핀부(311)와 상기 핀부들을 서로 연결하는 와이어부(312)를 포함하고, 상기 핀프레임(32)은 상기 고전압핀의 와이어부(312)를 감싸며 절연하고, 상기 핀프레임(32)이 상기 본체(61)의 전방에서 상기 본체(61)에 고정됨으로써 상기 제1전극조립체(30)가 상기 메인프레임(60)에 고정될 수 있다.

상기 고전압핀(31)은 상기 본체(61)의 전방에서 상기 본체(61)에 고정될 수 있다.

본 발명의 전기 집진 장치에 의하면, 대전부와 집진부를 통합한 대전집진부를 구현하고, 고전압 인가 장치를 하나만 사용할 수 있으며, 인가되는 전압이 낮기 때문에, 전기 집진 장치를 보다 간단하고 컴팩트하고 슬림하게 구성하는 것이 가능하고, 유지 보수가 간편하며, 오존이 발생하지 않는다.

또한 본 발명의 전기 집진 장치에 의하면, 종래보다 구성이 더 간단하고 소형임에도 불구하고 집진효율이 높다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 집진 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 메탈섬유필터에 대한 전기장 인가 여부에 따른 입자의 집진 여부를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 집진 장치의 실시예의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 전기 집진 장치에서 제2전극조립체를 장착하거나 탈거하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 전기 집진 장치에 제2전극조립체가 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 전기 집진 장치에서 고전압핀 및 메탈섬유필터의 배치와 각종 치수를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[대전집진부]

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 전기 집진 장치(1)의 대전집진부(2)의 개념적인 구조를 설명한다.

입자(p)를 포함하는 공기는 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41)가 설치된 공기 유동로를 따라 유동한다.

고전압핀(31)은 공기 유동 방향의 상류에 배치되고, 메탈섬유필터(41)는 그보다 하류에 배치된다. 고전압핀(31)은 제1전극 연결부(313)를 통해 고전압 인가부(5)의 제1전극과 연결되고, 메탈섬유필터(41)는 제2전극 연결부(42)를 통해 고전압 인가부(5)의 제2전극과 연결된다. 고전압 인가부(5)는 교류 전원을 인가하거나, 직류 전원을 인가할 수 있다.

고전압핀(31)는 뽀족한 첨단부를 구비하고, 상기 고전압핀(31)은 상기 첨단부가 상기 공기 유동 방향의 하류 쪽을 바라보도록 배치된다. 일 예로서 고전압핀(31)은 공기 유동 방향과 나란하게 연장된 형태일 수 있다.

상기 고전압핀(31)의 첨단부보다 공기 유동의 하류에는, 공기 유동 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 면을 구비하는 메탈섬유필터(41)가 설치된다. 메탈섬유필터(41)는 공극(h; 도 2 참조)을 가지고 있어 공기가 통과할 수 있다. 상기 메탈섬유필터(41)는 상기 공기 유동로를 가로막도록 설치되므로, 공기 유동로를 유동하는 공기는 상기 메탈섬유필터(41)의 공극(h)을 지나칠 수밖에 없다.

도 2를 참조하면, 메탈섬유필터(41)는 메탈 섬유로 만들어진 필터로서, 메탈 섬유들이 얽혀 있는 플렉시블한 섬유 망이라 할 수 있다. 메탈섬유필터(41)는 메탈 섬유들이 서로 얽혀 있어 전체적으로 공극(h)을 가지는 형상을 유지하고, 두께는 1mm 내외일 수 있다. 메탈섬유필터(41)는 도전성 재질이며, 상기 고전압 인가부(5)의 제2전극과 함께 접지된다.

고전압핀(31)의 첨단부는 공기 유동의 상류에서 상기 메탈섬유필터(41)를 바라보고 있고, 메탈섬유필터(41)의 표면은 공기 유동의 하류에서 상기 고전압핀(31)의 첨단부와 마주하고 있다.

상기 고전압 인가부(5)에서 고전압핀(31)에 고전압을 인가하면, 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41) 사이에 형성된 높은 전위차에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이 전류가 흐르기 시작하면서 코로나 방전이 일어나 이온화 영역(a)을 형성한다.

팬(미도시) 등에 의해 상기 공기 유동로를 따라 공기가 유동하면, 공기와 공기 중의 입자(p)에는, 상기 입자(p)가 고전압핀(31)보다 하류이면서 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41) 사이에 형성된 이온화 영역(a)을 거쳐 이동하게 된다. 그리고 상기 이온화 영역(a) 내에서 입자(p)에 이온(i)이 달라붙어 입자가 대전된다.

또한 상기 메탈섬유필터(41)는 접지되어 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이 메탈섬유필터(41) 주위에는 상기 메탈섬유필터(41)를 향하는 방향으로 전계가 형성된다. 따라서 상기 이온화 영역(a)을 거치며 이온화된 입자(ip)는, 상기 메탈섬유필터(41)의 공극(h)을 지나면서 쿨롱의 힘에 의해 상기 메탈섬유필터(41)에 포집된다.

즉 고전압 인가부(5)에서 고전압을 인가하지 않을 때에는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 이온화되지 않은 입자(p)가 공기와 함께 상기 메탈섬유필터(41)의 공극(h)을 빠져나가게 된다. 반면 고전압 인가부(5)에 고전압을 인가하면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 메탈섬유필터(41)를 향하는 방향으로 전기장(f)이 형성되고, 쿨롱의 힘에 의해 상기 메탈섬유필터(41)의 공극(h)을 지나던 이온화된 입자(ip)는 메탈섬유필터(41)의 표면에 포집된다.

대전부와 집진부를 구분하여 구성하고, 대전부에 방전 전극과 접지 전극을 설치하고, 집진부에도 별도의 방전 전극과 접지 전극을 설치하며, 이들을 각각 고전압 인가부에 연결한 종래의 전기 집진 장치와 대비하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 대전부와 집진부가 통합되어 있어, 하나의 방전 전극과 접지 전극을 가지며, 하나의 고전압 인가부를 가진다는 점에 주목할 필요가 있다.

본 발명이 이렇게 하나의 방전 전극과 하나의 접지 전극을 가지면서도 대전부와 집진부가 통합된 기능을 발휘할 수 있는 것은, 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41)의 배치, 그리고 접지 전극으로 메탈섬유필터를 사용한다는 점에 기인한다.

[전기 집진 장치의 구조]

이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 대전집진부를 구비한 전기 집진 장치의 실시예를 설명한다.

전기 집진 장치(1)는 제1전극조립체(30), 제2전극조립체(40) 및 이들을 고정하는 메인프레임(60)을 포함한다.

<제1전극조립체>

제1전극조립체(30)는 앞서 설명한 고전압핀(31)과, 상기 고전압핀을 지지하는 핀프레임(32)을 포함한다.

고전압핀(31)은, 공기 유동방향과 나란한 방향으로 연장되고 공기 유동의 하류 쪽을 향해 첨단부가 배향된 복수 개의 핀부(311)와, 상기 핀부(311)의 타측 단부를 연결하는 와이어부(312)를 포함한다.

복수 개의 핀부(311)는 상호 균일한 간격으로 배치되어 있으며, 본 발명의 실시예에서는 가로 방향으로 그리고 세로 방향으로 복수 개의 핀부(311)가 정렬된 구조가 예시된다. 상기 복수 개의 핀부(311)는 상하로 연장되는 복수 개의 와이어부(312)에 의해 연결되고, 아울러 전체적으로 외곽의 가장자리를 따라 연장되는 와이어부(312)로 마무리되어 일체화된다.

핀프레임(32)은 상기 고전압핀(31)의 와이어부(312)를 감싸며 절연하고, 전체적으로 고전압핀(31)을 지지한다. 구체적으로, 상기 핀프레임은(32)은 상하로 연장되는 복수 개의 와이어부(312)를 각각 감싸며 견고히 지지하는 내부틀(322)과, 전체적으로 외곽에 형성된 와이어부(312)를 감싸는 외부틀(321)을 포함한다. 그리고 상기 내부틀(322)은, 외부틀(321)의 상부와 하부를 연결하며 상기 와이어부(312)와 나란히 상하 방향으로 연장되며 상기 와이어부(312)를 감싸는 와이어커버(3223)와, 상기 와이어커버(3223)들을 좌우 방향으로 연결하여 상기 외부틀(321)의 좌우에 연결하는 보강연결부(3224)를 구비한다.

상기 핀프레임(32)의 내부틀(322)은 전체적으로 격자의 형태를 가지며, 공기의 유동을 막는 것을 최소화하도록 설계된다.

상기 와이어부(312)에는 와이어부로부터 외향 돌출되도록 연결되는 제1전극연결부(313)가 마련되고, 상기 제1전극연결부(313)는 상기 핀프레임(32)보다 더 외향 돌출된다. 그리고 이는 도 1에 도시된 고전압 인가부(5)의 제1전극에 연결된다.

상기 핀프레임(32)은 절연성 합성수지로 제작할 수 있다. 상기 핀프레임(32)은 고전압핀(31)의 전방에서 상기 고전압핀(31)의 와이어부(312)를 감싸는 "ㄷ"자 형태의 단면을 가지고 상기 고전압핀(31)의 와이어부(312)를 고정할 수 있다. 이 외에도, 상기 핀프레임(32)은 상기 와이어부(312)가 매립되도록 인서트 사출될 수도 있다.

<제2전극조립체>

제2전극조립체(40)는, 금속 섬유가 얽혀 공극을 가지는, 두께 1mm 정도의 얇은 시트 형태의 메탈섬유필터(41)와, 상기 메탈섬유필터(41)가 전체적으로 평평한 형태를 유지하도록 상기 메탈섬유필터(41)의 가장자리와 전후면을 지지하는 필터프레임(43)을 포함한다.

메탈섬유필터(41)는 전도성 있는 금속 재질의 섬유들이 얽혀 있는 조직 구조를 가지며, 직조된 구조이거나, 불규칙한 금속 사들이 얽혀 있는 부직포 같은 형태일 수 있다. 상기 메탈섬유필터(41)의 가장자리에는 메탈섬유필터(41)로부터 외향 연장되는 제2전극연결부(42)가 마련된다.

필터프레임(43)은, 메탈섬유필터(41)의 가장자리에서 메탈섬유필터(41)의 측면 가장자리를 "ㄷ"자 형태로 감싸는 외부틀(434)과, 상기 메탈섬유필터(41)의 전면을 가로지르며 외부틀(434)의 대향하는 부분들을 상호 연결하는 격자 형태의 내부틀(435)을 포함한다. 내부틀(435)은 외부틀(434)의 강성을 지지하고, 메탈섬유필터(41)가 평평한 형태를 유지하도록 그 형상을 지지한다.

<메인프레임>

메인프레임(60)은 상기 제1전극조립체(30)와 제2전극조립체(40)를 고정하며 전체적인 전기 집진 장치의 외관을 규정한다. 상기 메인프레임(60)은 전후로 개방된 직사각형 틀 형태이다. 상기 틀 부분은 전후방향으로 연장되어 소정의 깊이를 가진다. 그리고 공기의 유동은 상기 깊이 방향으로 일어난다. 메인프레임(60)의 전방에는 제1전극조립체(30)가 고정되고, 메인프레임(60)의 후방에는 제2전극조립체(40)가 착탈 가능하게 고정된다.

메인프레임(60)은 상기 제2전극조립체(40)의 좌우 양측과 하단부 측을 지지하는 본체(61)와, 상기 제2전극조립체(40)의 상측을 지지하는 분리부(62)를 포함한다. 분리부(62)는 상기 본체(61)의 상부에 분리 가능하게 결합된다.

상기 본체(61)의 내주면에는 상기 제2전극조립체(40)의 필터프레임(43)의 외부틀(434) 부분이 슬라이드 삽입될 수 있는 홈(611)이 마련된다. 이에 따라 상기 분리부(62)를 분리한 상태에서 도 4에 도시된 바와 같이 상부를 통해 상하 방향으로 상기 제2전극조립체(40)가 슬라이드 삽입되거나 슬라이드 인출될 수 있다.

상기 홈(611)에 상기 제2전극조립체(40)가 끼워진 상태에서 상기 분리부(62)를 본체에 결합하면, 메인프레임(60)은 상기 제2전극조립체(40)의 외주를 구속하며 견고히 지지한다. 상기 분리부(62)에는, 상기 메인프레임(60)에 상기 제2전극조립체(40)가 끼워진 상태에서, 상기 제2전극조립체(40)의 제2전극연결부(42)가 관통되어 외부로 노출될 수 있는 홀(621)이 마련된다.

제1전극조립체(30)는 상기 메인프레임(60)의 전방에서 상기 메인프레임(60)의 전면에 고정될 수 있다. 구체적으로 상기 제1전극조립체(30)의 외부틀(321)의 형상은 상기 메인프레임(60)의 전면의 형상과 대응하고, 상기 외부틀(321)의 좌우측부와 하부가 상기 메인프레임(60)의 본체(61) 전방에 고정된다. 외부틀(321)의 상부는 상기 분리부(62)와 맞닿게 되지만, 서로 고정되지는 않는다.

상기 제1전극연결부(313)와 제2전극연결부(42)는 고전압발생부의 제1전극과 제2전극에 각각 전기적으로 연결된다.

[대전집진부의 배치]

이하 도 5와 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 대전집진부를 구현할 때 필요한 구체적인 요소들을 살펴본다.

고전압핀의 핀부(311)는 소정의 길이(l)를 가지고 전후 방향으로 연장된다. 그리고 상기 핀부(311)의 후단부에는 뾰족한 첨단부가 마련된다. 첨단부를 후방을 바라보며 배열되어 있다.

본 발명에 따르면 상기 첨단부와 상기 메탈섬유필터(41)의 표면 사이의 거리(d)는 5mm 이상 15mm 이하로 설정된다. 이러한 설정에 따르면, 이온화 영역(a)이 메탈섬유필터(41)의 모든 면적에 고루 형성되고, 아울러 이온화 영역을 통과하는 입자를 대전시키기에 충분하면서, 전압을 종래 전기 집진 구조보다 낮게 설정할 수 있다. 실험 결과 5kV의 전압으로도 이온화 영역을 충분히 형성할 수 있으며, 오존은 발생하지 않았다.

상기 거리(d)가 5mm 보다 짧으면 고전압핀에서 메탈섬유필터 쪽으로 방전되는 전류가 불안정해져서 이온화 영역(a)이 제대로 형성되지 않는다. 반대로 거리(d)가 15mm 이상이면 방전 전압을 급격히 높여야 하는데, 이는 오존 발생의 원인이 됨을 확인하였다.

다음으로, 상기 고전압핀(31)의 핀부(311)들 간의 거리는 10mm 이상 30mm 이하로 설정된다. 고전압핀(31)의 간격이 10mm 이하인 경우 핀과 핀 간의 간섭이 발생하여 방전이 매우 불안정해지기 시작하고, 30 mm 이상인 경우 이온화 영역(a)이 메탈섬유필터(41)의 모든 면적에 고루 형성되지 않아 집진율이 현저히 떨어짐을 확인하였다.

본 발명에 따르면, 이온화 영역(a)은 고전압핀(31)의 첨단부에서 공기 유동 방향을 따라 퍼지며 형성되는데, 각각의 고전압핀(31)이 커버해야 하는 이온화 영역(a)의 면적은 상기 메탈섬유필터(41)의 표면의 면적에 의해 결정된다.

종래에 대전부가 별도로 마련된 구조에서는 하나의 방전 전극에서 커버해야 하는 이온화 영역(a)의 면적이 상기 방전 전극의 주위를 둘러싸는 접지 전극의 면적이었다.

따라서 하나의 전극에 동일한 전압을 가한다면, 본 발명의 방전 전극 하나가 커버하는 유동 단면적은 종래의 대전부의 방전 전극 하나가 커버하는 유동 단면적보다 4배 더 커지게 된다. 즉, 본 발명에 따른 대전집진부 구조에 따르면, 동일 유동 단면적에 대해 방전 전극을 더 조금 배치하거나, 인가하는 전압을 더 낮게 할 수 있다.

이에 따라 상기 고전압 인가부(5)에서 인가되는 전압은 4kV 이상 6kV 이하일 수 있다. 종래 구조에서는, 7kV 이상의 전압을 가해야 대전부의 이온화 영역이 제대로 형성되었다면, 본 발명에서는 그보다 더 낮은 전압을 가해도 이온화 영역이 충분히 형성된다. 물론 이에 따라 오존 발생율을 크게 낮추고, 오존 발생을 방지하는 것이 가능하다.

아울러 종래에는 대전부와 집진부가 분리되어 있어 방전 공간이 2개소 형성되지만, 본 발명에 따르면 이보다 전압이 더 낮고, 대전부와 집진부가 통합되어 하나의 방전 공간이 형성되므로, 오존 발생율을 현저히 낮출 수 있다.

한편 본 발명에 따르면, 상기 메탈섬유필터(41)의 평균 공극(h)은 5μm 이상 30μm 이하로 설정한다. 공극이 이 범위 내에 있으면, 차압이 낮으면서도 집진 성능을 충분히 확보할 수 있다. 또한 후술하겠지만, 이러한 공극 범위는 메탈섬유필터를 재생할 때, 집진된 입자들을 물로 씻지 않고 청소기로 흡입하더라도 쉽게 재생될 수 있는 범위에 해당한다.

공극이 5μm 이하이면 필터 전후단의 차압이 급격히 커져 소음이 커지고 공기 유동 효율이 떨어져 그만큼 용량이 큰 팬을 사용해야 하면서도, 집진 효율은 더 개선되지 않는다. 아울러 청소기로 재생하는 것이 어렵다.

반대로 공극이 30μm 이상이면, 공기 유동 효율에 별다른 개선이 없음에도 집진 성능이 급격히 떨어지게 된다.

공극의 범위와 마찬가지 이유로, 상기 메탈섬유필터(41)의 두께는 0.5 mm 이상 1.5mm 이하인 것이 바람직하다. 두께가 1.5 mm 이상이면 집진 효율은 개선되지 않으면서 오히려 차압만 높아지게 되고, 두께가 0.5mm 이하이면 차압 개선 효과는 없으면서 집진 효율이 급격히 저하된다.

위와 같은 전극들의 배치나 거리는 종래 대전부와 집진부가 분리된 형태의 구조에서 예측할 수 없었던 새로운 사항이라 할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 대전집진부(2) 구조를 적용함에 따라, 전체적인 전기 집진 장치(1)의 두께(t)는, 대략적으로 상기 고전압핀(31)의 길이(l), 상기 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41) 사이의 거리(d) 및 메탈섬유필터(41)의 두께(c)의 합으로 결정될 수 있다. 이에 따라 전기 집진 장치의 두께(t)는 20mm 내외로 할 수 있다는 점에 주목해야 할 것이다.

이는 일반적으로 종래의 전기 집진 장치보다 훨씬 슬림한 두께를 가졌던 헤파 필터의 일반적인 두께 30mm 보다도 더 슬림한 것이다.

즉 본 발명의 전기 집진 장치는, 기존의 전기 집진 장치에 비해 구성이 간소화되어 제작 비용이 훨씬 저렴하고, 전기소비량도 더 낮으며, 부피도 훨씬 적게 차지하는데, 특히 본 발명의 전기 집진 장치가 차지하는 부피는 헤파 필터보다도 더 적다. 그러면서도 집진 성능은 헤파 필터에 버금가는 효율을 낸다.

아울러 본 발명의 전기 집진 장치는, 얇은 메탈섬유필터(41)를 포함하는 제2전극조립체(40)만 분리해내어, 물에 씻거나 진공청소기로 흡입하여 간단하게 재생(필터 표면에 집진 되었던 입자 제거)할 수 있다. 특히, 종래의 공기 유동방향으로 연장된 집진판 구조는 진공청소기로 청소가 불가능했던 것과 대비하면, 본 발명의 전기 집진 장치의 필터 재생 작업이 얼마나 간편한지 체감할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 전기 집진 장치
2: 대전집진부
30: 제1전극조립체
31: 고전압핀(방전 전극)
311: 핀부
312: 와이어부
313: 제1전극연결부
32: 핀프레임
321: 외부틀
322: 내부틀(격자)
3223: 와이어커버
3224: 보강연결부
40: 제2전극조립체
41: 메탈섬유필터(접지전극)
42: 제2전극연결부
43: 필터프레임
434: 외부틀
435: 내부틀(격자)
5: 고전압 인가부
60: 메인프레임
61: 본체
611: 홈
62: 분리부
621: 홀
a: 이온화 영역
p: 입자
i: 이온
f: 전기장
t: 전기 집진 장치 두께
c: 메탈 섬유 필터 두께
d: 고전압핀 첨단부와 메탈섬유필터 표면 간 거리
g: 고전압핀 간 간격
l: 고전압핀 길이
h: 메탈섬유필터 공극

Claims (10)

1. 공기 유동의 상류에 배치되고 고전압 인가부(5)의 제1전극과 연결되어 방전 전극을 구성하고, 첨단부가 상기 공기 유동의 하류를 향하는 방향으로 배열된 복수 개의 고전압핀(31)을 포함하는 제1전극조립체(30);
   상기 공기 유동의 방향을 가로지르는 방향으로 연장되며 상기 고전압핀(31)보다 공기 유동의 하류에 배치되는 제2전극조립체(40); 및
   상기 제1전극조립체와 상기 제2전극조립체를 고정하며 전체적인 외관을 규정하는 메인프레임(60);을 포함하는 전기 집진 장치에 있어서,
   상기 제2전극조립체(40)는:
   평평한 시트 형태로 이루어지되 상기 공기가 통과하도록 공극(h)이 구비되고, 고전압 인가부(5)의 제2전극과 연결되는 제2전극 연결부(42)가 마련되어서 그 자체가 접지 전극을 구성하는 메탈섬유필터(41); 및
   상기 메탈섬유필터(41)가 평평한 상태를 유지하도록 상기 메탈섬유필터(41)의 가장자리와 전후면을 지지하는 필터프레임(43);을 포함하고,
   상기 고전압 인가부(5)에 전원이 인가되면 상기 고전압핀(31)과 메탈섬유필터(41) 사이에 전기장(f)이 걸리며 이온화 영역(a)이 형성되고,
   상기 고전압 인가부(5)에 전원이 인가된 상태에서 공기가 유동하면 공기에 혼입되어 유동하는 입자(p)가 상기 이온화 영역을 거치며 이온화되며,
   상기 이온화 영역에서 이온화된 입자(ip)는 상기 전기장(f)의 작용에 의해 상기 메탈섬유필터(41)에 부착되어 집진되고,
   상기 제2전극조립체(40)는 상기 메인프레임(60)으로부터 분리 가능한 전기 집진 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고전압핀(31)의 첨단부와 상기 메탈섬유필터(41)의 표면 사이의 거리(d)는 5mm 이상 15mm 이하인 전기 집진 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고전압핀(31) 사이의 간격(g)은 10mm 이상 30mm 이하인 전기 집진 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 고전압 인가부(5)에서 인가되는 전압은 4kV 이상 6kV 이하인 전기 집진 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 메탈섬유필터(41)의 평균 공극(h)은 5μm 이상 30μm 이하인 전기 집진 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 메탈섬유필터(41)의 두께(c)는 0.5 mm 이상 1.5mm 이하인 전기 집진 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 필터프레임(43)은 상기 메탈섬유필터(41)의 가장자리를 지지하는 외부틀(434)과, 상기 메탈섬유필터(41)의 표면을 지지하며 대향하는 외부틀(434)을 연결하는 내부틀(435)을 포함하는 전기 집진 장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인프레임(60)은 상기 제2전극조립체(40)의 테두리를 감싸고,
   상기 메인프레임(60)은 상기 제2전극조립체(40)의 양측면과 하부면을 감싸는 본체(61)와, 상기 본체에 착탈 가능하게 설치되며 상기 제2전극조립체(40)의 상부면을 감싸는 분리부(62)를 포함하며,
   상기 본체(61)의 양측면 내측에는 상기 제2전극조립체(40)의 양측 단부가 끼워지도록 상하방향으로 연장된 홈(611)이 마련된 전기 집진 장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제1전극조립체(30)는 상기 고전압핀(31)을 지지하는 핀프레임(32)을 더 구비하고,
   상기 복수 개의 고전압핀(31)은 첨단부가 형성된 핀부(311)와 상기 핀부들을 서로 연결하는 와이어부(312)를 포함하고,
   상기 핀프레임(32)은 상기 고전압핀의 와이어부(312)를 감싸며 절연하고,
   상기 핀프레임(32)이 상기 본체(61)의 전방에서 상기 본체(61)에 고정됨으로써 상기 제1전극조립체(30)가 상기 메인프레임(60)에 고정되는 전기 집진 장치.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인프레임(60)에는, 상기 메탈섬유필터(41)의 제2전극 연결부(42)가 관통되어 외부로 노출되도록 하는 홀(621)이 마련된 전기 집진 장치.
    

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