KR102137879B1 - 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치는 폭발성 배기가스 중의 입자상 물질을 단극 하전시키는 하전부; 및 단극 하전된 입자상 물질을 포집하는 집진부;를 포함하며, 상기 하전부는, 내부공간에서 제1방향으로 폭발성 배기가스의 유로를 형성하는 제1챔버와, 상기 제1챔버의 내부공간과 연결되는 다수의 연통공이 형성되고, 상기 제1챔버의 내부공간에서 제1챔버와 이격 배치되는 제2챔버와, 상기 제2챔버의 내부에서 단극의 이온을 생성하는 방전부 및 상기 제2챔버의 내부로 고압공기를 공급하는 공기공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치 {ELECTROSTATIC PRECIPITATION DEVICE FOR PARTICLE REMOVAL IN EXPLOSIVE GASES}
본 발명은 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입자상 물질을 포함하는 폭발성 배기가스에 직접 방전을 발생시키지 않고 단극으로 하전하여 폭발 위험성을 방지하면서도 입자상 물질을 완벽하게 제거하며, 포집된 입자를 용이하게 제거할 수 있는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치에 관한 것이다.
반도체 물질, 장치, 제조물 및 메모리 장치의 제조에서 발생되는 가스상 방출물은 프로세스 설비에 사용되며 여기서 생성되는 광범위한 화학적 화합물을 수반한다. 이들 화합물은 무기 및 유기 화합물, 포토-레지스트의 침전물 및 다른 반응물질, 및 프로세스 설비로부터 대기로 방출되기 전에 폐가스로부터 제거되어야 하는 다양한 다른 가스들을 포함한다.
반도체 제조공정에 있어서는 독성이 강한 유해물질이 함유된 배기가스가 발생하고, 공해방지의 관점에서 이 배기가스를 그대로 방출하는 것이 금지되고 있다.
또한, 반도체 제조공정에서는 배기가스로 폭발성 가스가 많이 발생하는데, 유해성분이나 분진을 함유한 배기가스를 그대로 대기 중에 방출하는 것은 허용되지 않으며, 각종 처리를 실시하여 안전하고 청정한 가스로서 방출할 것이 요구되고 있다.
따라서, 종래는 배기가스에 포함된 유해물질을 촉매로 분해하거나, 유해물질이나 분진을 흡착제로 흡착제거하거나, 무해화하는 유해물질처리장치와, 배기가스를 반도체제조장치에서 유해물질 제거장치로 유도하는 배기로를 구비하는 배기가스 처리장치를 설치하고, 반도체 제조장치의 배기가스를 배기로를 통하여 유해물질 처리장치로 유도하고, 이 유해물질 처리장치에서 유해물질을 화학적으로 무해화하거나, 물리적으로 제거하거나 하여 대기중에 방출하는 방법이 채용되고 있다.
이 같은 종래의 배기가스 중의 폭발성 가스를 처리하는 방법의 대표적인 방법으로는 스크러버, 헤파필터 또는 전기집진 등의 방법을 사용하였다.
그러나, 상기 스크러버는 폐수 처리문제 및 초미세 입자 제거 성능이 현저하게 낮은 문제점이 있었고, 상기 헤파필터는 배압 변화에 따른 공정 압력 변화를 초래하는 문제점이 있었으며, 상기 전기집진 방식은 폭발성 가스의 특성상 방전에 의한 폭발이 발생하는 문제점이 있었다.
아울러 SiO2와 같은 입자상 물질 등은 스크러버(scrubber), 헤파필터(HEPA filter) 또는 전기집진 등의 방법으로는 완벽하게 제거할 수 없는 문제점이 있었다.
특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-1039281호(2010.04.29)
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입자상 물질을 포함하는 폭발성 배기가스에 직접 방전을 하지 않으므로, 방전에 의한 폭발을 방지할 수 있는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치를 제공함에 있다.
또한, 폭발성 배기가스 입자를 단극으로 하전시켜 폭발성 배기가스 입자를 용이하게 포집 및 제거가능한 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치를 제공함에 있다.
또한, 상기 제1챔버와 제2챔버를 각각 직경이 서로 다른 원통형으로 구성함으로써, 폭발성 배기가스의 하전율을 향상시킬 수 있는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 폭발성 배기가스 중의 입자상 물질을 단극 하전시키는 하전부; 및 단극 하전된 입자상 물질을 포집하는 집진부;를 포함하며, 상기 하전부는, 내부공간에서 제1방향으로 폭발성 배기가스의 유로를 형성하는 제1챔버와, 상기 제1챔버의 내부공간과 연결되는 다수의 연통공이 형성되고, 상기 제1챔버의 내부공간에서 제1챔버와 이격 배치되는 제2챔버와, 상기 제2챔버의 내부에서 단극의 이온을 생성하는 방전부 및 상기 제2챔버의 내부로 고압공기를 공급하는 공기공급부를 포함하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 공기공급부를 통해 공급되는 고압공기의 공급 압력은, 상기 제1챔버의 내부로 공급되는 폭발성 배기가스의 공급 압력에 비해 상대적으로 높게 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1챔버와 제2챔버는 직경이 서로 다른 원통형 챔버로 이루어지고, 상기 제1챔버와 제2챔버의 중심축은 동일 축선상에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방전부는 상기 제2챔버의 중심축을 따라 배치되는 통전부와, 상기 통전부를 중심으로 방사상으로 배치되는 다수의 방전전극을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연통공은 상기 방전전극의 말단부에 대응하는 위치에 각각 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방사상으로 배치되는 다수의 방전전극은 다수 마련되고, 상기 제1방향을 따라 이격 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2챔버의 연통공은 제1방향을 따라 연장되는 슬릿 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방전전극의 제1방향 이격 간격은, 방전전극과 제1챔버의 내주면 사이 간격보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 방전전극의 사이공간에는 절연재가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방전전극은 통전부에 탈착 가능하게 조립되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1챔버는 접지되고, 상기 제2챔버에는 상기 방전극에 인가되는 고전압과 동일한 극성의 바이어스 전압이 인가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 집진부는, 상기 하전부의 제1챔버로부터 배출되는 단극 하전된 폭발성 배기가스가 유입되는 집진용 챔버와, 상기 집진용 챔버의 내부에 설치되는 집진용 고전압 인가판과, 상기 집진용 챔버의 내부에서 상기 집진용 고전압 인가판과 이격 배치되고 접지되는 포집판과, 상기 포집판의 판면에 수막을 형성하는 수막형성부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 입자상 물질을 포함하는 폭발성 배기가스에 직접 방전을 하지 않으므로, 방전에 의한 폭발을 방지할 수 있는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치가 제공된다.
또한, 폭발성 배기가스 입자를 단극으로 하전시켜 폭발성 배기가스 입자를 용이하게 포집 및 제거가능한 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치가 제공된다.
또한, 상기 제1챔버와 제2챔버를 각각 직경이 서로 다른 원통형으로 구성함으로써, 폭발성 배기가스의 하전율을 향상시킬 수 있는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치의 개략사시도,
도 2는 도 1의 하전부를 나타낸 정단면도,
도 3은 도 1의 하전부를 나타낸 측단면도,
도 4는 도 1의 집진부를 나타낸 측단면도,
도 5 내지 도 7은 본 발명 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치의 작동상태도이고,
도 8 내지 도 10은 본 발명 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치의 변형예를 나타낸 도면이다.
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 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중, 도 1은 본 발명 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치의 개략사시도, 도 2는 도 1의 하전부를 나타낸 정단면도, 도 3은 도 1의 하전부를 나타낸 측단면도, 도 4는 도 1의 집진부를 나타낸 측단면도이다.
본 발명에 따른 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치는, 도 1과 같이 폭발성 배기가스 중의 입자상 물질을 단극 하전시키는 하전부(100) 및 단극 하전된 입자상 물질을 포집하는 집진부(200)를 포함한다.
상기 하전부(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1챔버(110), 제2챔버(120), 방전부(130), 공기공급부(140) 및 절연재(150)를 포함한다.
도 1은 하전부(100)의 일부를 절개한 상태를 나타낸 것이며, 제2챔버(120)와 방전부(130)의 관계가 보다 명확하게 나타날 수 있도록 제2챔버(120)와 방전부(130) 사이에 배치되는 절연재(150)는 생략하였다.
상기 제1챔버(110)는 제1방향으로 길게 연장되는 원통형 형상으로 마련되며, 유입구(111)와 유출구(112)가 양단부에 각각 형성된다. 상기 유입구(111)를 통해 유입되는 SiO2와 같은 입자상 물질을 포함하는 폭발성 배기가스는 제1챔버(110)의 내부공간을 따라 제1방향으로 이동하여 유출구(112)를 통해 배출될 수 있다.
상기 제2챔버(120)는 상기 제1챔버(110)에 비해 상대적으로 직경이 작은 원통형 챔버로 이루어지고, 상기 제2챔버(120)의 중심축은 상기 제1챔버(110)의 중심축과 동일 축선상에 배치된다. 상기 제2챔버(120)의 외주면에는 제2챔버(120)의 내부공간과 제1챔버(110)의 내부공간을 연결하는 다수의 연통공(121)이 형성되고, 제2챔버(120)의 외주면은 제1챔버(110)의 내주면과 나란하게 이격배치된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제1챔버(110)와 제2챔버(120)가 원형의 단면을 갖는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 설계 환경에 따라 타원이나 동일한 다각형의 단면으로 이루어지는 것도 가능할 것이다.
또한, 상기 제1챔버(110)와 제2챔버(120)의 원통 부분은 전도체로 이루어지고, 원통의 양단부를 마감하는 부분은 절연체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 방전부(130)는 상기 제2챔버(120)의 내부에 배치되며, 제2챔버(120)의 연통공(121)과 인접한 위치에서 코로나 방전이 발생하도록 고전압이 인가된다. 이러한 방전부(130)는, 상기 제2챔버(120)의 중심축을 따라 배치되는 통전부(131)와, 말단부가 뾰족하게 형성되고 상기 통전부(131)를 중심으로 방사상으로 배치되는 방전전극(132)을 포함하여 구성된다.
본 실시예에서는 8개의 방전전극(132)이 통전부(131)를 중심으로 방사상으로 배치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 제한하는 것은 아니며, 8개보다 많거나 적은 수의 방전전극(132)이 회전대칭 형태로 배치되는 것도 가능하다.
아울러, 상기 방사상으로 배치되는 방전전극(132) 들의 사이에는 인접한 방전전극 끼리 전기적으로 간섭되는 것을 방지하기 위한 절연재(150)가 배치되는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시예에서는 다수의 절연재(150)가 방전전극(132)들의 사이에 각각 배치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 원통형의 절연재(150)에 방전전극(132)이 수용될 수 있는 다수의 홈을 형성하여 조립하는 것도 가능할 것이다.
상기 방전전극(132)은 정전 집진 효율을 향상시키기 위해 통전부(131)의 길이방향을 따라 다수 이격 배치될 수 있다. 이때, 최소의 이온생성으로 폭발성 배기가스 전체를 하전시키기 위해, 상기 통전부(131)의 길이방향을 따라 이격된 방전전극(132) 간의 제1방향 간격은, 상기 제1챔버(110) 내부로 제공되는 이온이 중첩되지 않는 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 방전전극(132)의 제1방향 이격 간격(D1)은 상기 방전전극(132)과 제1챔버(110)의 내주면 사이 간격(D2)보다 길게 형성함으로써, 제1방향으로 인접 배치된 방전전극(132) 사이에서 전기적인 간섭이 일어나지 않도록 하는 것이 바람직하다. 아울러, 제1방향으로 이격되는 방전전극(132)의 사이공간에도 절연재(150)가 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예의 도면에서는 상기 통전부(131)와 방전전극(132)이 일체로 구성된 것으로 도시하였으나, 상기 통전부(131)와 방전전극(132)을 서로 분리 구성하고, 상기 방전전극(132)이 통전부(131)에 탈착될 수 있도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
즉, 절연재(150)가 제2챔버(120)의 내부공간에 조립된 상태에서는, 방전부(130)의 조립이 용이하지 않기 때문에, 방전부(130)의 통전부(131)를 제1방향으로 조립하고, 제2챔버(120)의 연통공(121)을 통해 방전전극(132)를 삽입하여 방전전극(132)이 통전부(131)에 조립되도록 할 수 있다.
구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 방전전극(132)을 제2챔버(120)의 연통공(121)으로 삽입하면, 방전전극(132)의 제2결합부(132a)가 통전부(131)의 제1결합부(131a)에 조립되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 제1결합부(131a)는 홈의 형태로 이루어지고, 상기 제2결합부(132a)는 제1결합부(131a)의 내부에 탄력적으로 밀착하는 탄성부재의 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 이러한 결합구조 이외에도, 상기 제1결합부(131a)와 제2결합부(132a)의 조립구조는, 전기적인 연결이 가능하면서도 임의 분리가 방지될 수 있는 다양한 형태의 구조로 이루어질 수 있을 것이다.
한편, 상기 제2챔버(120)의 연통공(121)은, 상기 방전전극(132)에서 코로나 방전시 생성되는 이온이 연통공(121)을 통해 제1챔버(110)의 내부공간으로 배출될 수 있도록, 상기 방전전극(132)의 말단부에 대응하는 위치에 각각 배치되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 실시예에서는 방전부(130)가 코로나 방전을 발생하도록 마련된 것에 대하여 설명하였으나, 방전부(130)는 말단에 금속 섬유 등을 사용하여 탄소 방전을 발생하는 것도 가능하다.
상기 공기공급부(140)는 상기 제2챔버(120)의 내부로 고압공기를 공급하며, 상기 제2챔버(120)의 내부로 공급된 고압공기는 상기 연통공(121)을 통해 제1챔버(110)의 내부공간으로 배출된다.
이때, 상기 공기공급부(140)를 통해 제2챔버(120)의 내부고 공급되는 고압공기의 공급 압력은, 상기 제1챔버(110)의 내부로 공급되는 폭발성 배기가스의 공급 압력에 비해 상대적으로 높게 설정되므로, 제1챔버(110)의 내부공간으로 유입된 폭발성 배기가스가 코로나 방전이 일어나는 제2챔버(120)의 내부공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 공기공급부(140)는 절연 배관을 통해 상기 제2챔버(120)와 연결되는 송풍기로 구성될 수 있으며, 상기 공기공급부(140)를 통해 유입되는 고압공기는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 등의 비활성 가스로 구성될 수 있다.
상기 방전부(130)에는 코로나 방전을 위한 직류 고전압이 인가되고, 상기 제1챔버(110)는 접지되며, 상기 방전부(130)와 제1챔버(110) 사이에 위치하는 제2챔버(120)는 저항(R)을 통해 접지되므로, 상기 방전부(130)에 인가되는 고전압에 의해 방전부(130)와 동일한 극성의 바이어스 전압이 인가된다.
구체적으로, 상기 제2챔버(120)는 소정의 저항값을 갖는 저항(R)을 통해 접지극에 연결되고 상기 방전부(130)와 인접 배치되므로, 상기 방전부(130)에 비해 상대적으로 낮은 바이어스 전압이 인가된다. 상기 방전부(130)와 제2챔버(120) 및 제1챔버(110)는 3극관형 전극 배열 구조를 갖게 된다.
따라서, 제2챔버(120)의 내부공간에서 생성된 단극 이온은, 상기 고압공기와 함께 제1챔버(110)의 내부공간으로 배출되고, 제2챔버(120)와 제1챔버(110)의 전위차에 의해 작용하는 전기장에 의해 제1챔버(110)의 내주면을 향해 유도된다. 즉, 상기 단극 이온은 제1챔버(110)의 내주면과 제2챔버(120)의 외주면 사이공간에서 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동하게 되므로 제1방향으로 이동하는 폭발성 배기가스의 하전율을 향상시킬 수 있다.
또한, 하전율을 극대화하기 위해서는, 상기 방전전극(132) 간의 간격 또는 상기 방전전극(132)과 제1챔버(110)의 거리를 적절하게 조절할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따르면, 코로나 방전에 의한 단극 이온이 생성되는 제2챔버(120)의 내부공간과, 폭발성 배기가스 중의 입자상 물질이 단극 이온에 의해 하전되는 제1챔버(110)의 내부공간이 서로 분리되고, 제2챔버(120)의 내부공간으로 고압공기가 공급되어 제1챔버(110)의 폭발성 배기가스가 제2챔버(120)의 내부공간으로 유입되는 것이 방지된다. 따라서, 코로나 방전에 의해 생성되는 단극 이온을 이용해 폭발성 배기가스 중의 입자를 안전하게 하전시킬 수 있다.
한편, 상기 제2챔버(120)의 양단부 내면에는 상기 통전부(131)의 양단을 절연상태로 지지하기 위한 거치대(122)가 마련될 수 있다. 이러한 거치대(122)는 통전부(131)의 단부가 삽입되는 홈의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 통전부(131)의 단부를 거치대(122)에 삽입하는 것과 동시에, 방전전극(132)과 연통공(121)의 위치가 서로 정렬될 수 있도록, 상기 거치대(122)는 다각형 홈의 형태로 이루어지고, 상기 통전부(131)의 단부는 상기 거치대(122)의 형태에 대응하는 다각형 돌기로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 8개의 방전전극(132)이 통전부(131)를 중심으로 하여 방사상으로 배치되는 경우, 도 9와 같이 상기 거치대(122)는 8각형 홈으로 이루어지고, 상기 통전부(131)의 단부는 8각형 돌기의 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 통전부(131)의 제1방향 길이는, 상기 제2챔버(120)의 양단부에 위치하는 거치부(122)에 안정적으로 지지될 수 있는 길이로 설정되고, 상기 방전전극(132)과 연통공(121)의 제1방향 위치는, 상기 통전부(131)의 양단부를 제2챔버(120)의 거치부(122)에 삽입한 상태에서 서로 정렬될 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 실시예에서는 상기 제2챔버(120)의 연통공(121)은, 소정의 직경을 갖는 홀의 형태로 이루어지고 상기 방전전극(132)에 대응하는 위치에 각각 배치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 도 10과 같이 제1방향으로 길게 연장되는 슬릿의 형태로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 제2챔버(120)의 연통공(121)이 슬릿 형태로 이루어지는 경우에는, 방전전극(132)과 연통공(1210의 제1방향 위치를 정렬하지 않아도 되고, 제2챔버(120)의 내부에서 생성된 단극 이온이 슬릿 형태의 연통공(121)을 통해 제2챔버(120)의 외부로 배출되므로, 제1챔버(110)의 내부를 통과하는 폭발성 배기가스 중의 입자의 하전율을 향상시킬 수 있다.
상기 집진부(200)는 상기 제1챔버(110)로부터 배출되는 폭발성 배기가스 중의 단극 하전된 입자상 물질을 포집하는 것으로서, 집진용 챔버(210), 고전압 인가판, 포집판(230) 및 수막형성부(240)를 포함하여 구성된다.
집진용 챔버(210)는, 대략 직육면체 또는 정육면체 형상으로 마련될 수 있으며, 일측이 상기 제1챔버(110)의 유출구(112)에 연결되어 상기 제1챔버(110)로부터 배출되는 단극 하전된 폭발성 배기가스의 배출유로를 형성한다.
상기 고전압 인가판은 상기 집진용 챔버(210) 내부 일측에 세로 방향으로 설치되고, 고전압이 인가된다.
상기 포집판(230)은 상기 집진용 챔버(210) 내부 타측에 상기 집진용 고전압 인가판(220)과 나란하게 이격되어 설치되고, 접지된다.
여기서, 상기 포집판(230)은 볼 블라스팅(ball blasting) 등의 친수성 표면을 형성하는 표면처리 공법을 이용하여 친수성 표면처리되어 마련될 수 있다. 구체적으로, 볼 형상의 금속 입자 등을 압축공기나 기타 다른 방법에 의하여 포집판(230)에 강력하게 분사하면, 포집판(230)의 표면에는 미세하게 함몰되는 함몰부가 다수 개 형성된다. 이 같은 처리에 의해 포집판(230)의 판면은 친수성이 될 수 있다.
상기 수막형성부(240)는 상기 포집판(230)의 상기 집진용 고전압 인가판(220)과 마주하는 판면에 수막을 형성하는 것으로, 분사부재와 세정액 공급부를 포함하여 구성된다.
상기 분사부재는 포집판(230)의 상단 또는 상단과 인접하여 가로방향을 따라 배치된다. 여기서, 상기 분사부재는 길이방향을 따라 다수의 분사노즐이 형성된 파이프로 마련된다. 또한, 상기 세정액 공급부는 상기 분사부재와 연결되어 세정액을 공급하도록 설치된다.
상기 수막형성부(240)를 통해 포집판(230)의 표면에 세정액이 분사되면, 세정액은 포집판(230)의 표면을 따라 하향으로 낙하하면서 포집판(230)의 표면에 포집된 입자 및 오물들을 세척할 수 있다. 즉, 수막형성부(240)를 통해서 수막을 형성함으로써, 포집판(230)의 세척주기 또는 교체주기를 연장할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 상기 제1챔버(110)와 제2챔버(120)가 각각 원통형으로 이루어지는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 원형 이외에 타원이나 다각형 등, 상기 제1챔버(110)와 제2챔버(120)가 서로 대응하는 형태의 단면형상을 갖도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
지금부터는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치의 작동에 대하여 설명한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치의 작동상태도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 폭발성 배기가스가 제1챔버(110)의 유입부를 통해 유입된다.
방전부(130)에 (+)극의 고전압이 인가되면, 전기적으로 접지되어 있는 제1챔버(110)는 상대적으로 (-)극이 되고, 방전부(130)와 제1챔버(110) 사이에 위치한 제2챔버(120)에는 바이어스 전압이 자연적으로 유도되므로, 제2챔버(120)의 외주면과 제1챔버(110)의 내주면 사이에 전기장이 형성된다.
이때, 고전압이 인가되는 방전부(130)의 방전전극(132)에서는 코로나 방전(corona discharge)에 의해 다수의 양이온을 생성하고, 생성된 양이온은, 공기공급부(140)의 고압공기에 의해 제2챔버(120)의 내부공간으로부터 연통공(121)을 통해 제1챔버(110) 측으로 형성되는 유체 흐름을 따라 제1챔버(110) 내부로 이동된다.
제1챔버(110) 내부로 주입된 양이온은 (+)극인 제2챔버(120)와의 척력에 의해 제2챔버(120)로부터 멀어지는 방향으로 밀려나고, (-)극인 제1챔버(110)와의 인력에 의해 제1챔버(110)의 내주면을 향해 잡아당겨지게 된다.
이때, 양이온의 일부는 폭발성 배기가스 입자를 (+)극으로 단극 하전 시키고, 나머지 일부는 제1챔버(110)에 포집된다. 이를 통해, (+)극으로 단극 하전된 폭발성 배기가스의 입자는 제1챔버(110)의 배출구(112)을 통해 집진용 챔버(210) 측으로 배출된다.
여기서, (+)극으로 단극 하전된 폭발성 배기가스의 입자는 SiO2와 같은 입자상 물질 등일 수 있다.
특히, 상기 제1챔버(110)와 제2챔버(120)는 동일 축선상에 배치되고, 서로 다른 직경의 원통형으로 이루어지므로, 제2챔버(120)의 외주면과 제1챔버(110)의 내주면은 동일한 이격간격을 갖게 된다. 즉, 원의 중심쪽에 위치한 제2챔버(120)에서 이온을 생성하여 외주면의 연통공(121)을 통해 배출하고, 원의 중심 바깥쪽에 위치한 제1챔버(110)를 통과하는 폭발성 배기가스의 입자가 제2챔버(120)에서 배출되는 이온에 의해 하전되도록 함으로써, 제1챔버(110)의 내부를 통과하는 폭발성 배기가스의 하전율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2챔버(120)의 내부에는 공기공급부(140)에 의해 고압공기가 제공되어, 고압공기가 상기 연통공(121)을 통해 배출되는 기류를 형성하므로, 제1챔버(110)의 내부공간을 통과하는 폭발성 배기가스가 방전부(130)가 위치한 제2챔버(120)의 내부공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도 6 및 도 7을 참조하면, 집진용 챔버(210) 내부에서는 집진용 고전압 인가판(220)에 고전압이 인가되면 집진용 고전압 인가판(220)과 포집판(230)의 사이에 전기장이 형성되고, 포집판(230)의 표면에는 수막형성부(240)에 의해 수막이 형성된다.
이때, 집진용 고전압 인가판(220)에 인가되는 고전압의 극성은 (+)극이 인가되며, 이에 따라 포집판(230)은 (-)극이 된다.
또한, 포집판(230)의 표면에는 수막형성부(240)에 의해 수막이 형성된다. 이때, 수막은 분사부재에 의해 분사되는 세정액이 포집판(230)의 표면에 분사된 후에 포집판(230)의 표면을 따라 하향으로 빠르게 낙하하면서 생길 수 있다. 포집판(230) 표면에서의 낙하속도는 포집판(230)의 친수성 표면처리에 의해 더 향상된다.
이와 같은 상태에서, 집진용 챔버(210) 내부로 유입되는 (+)극으로 단극 하전된 폭발성 배기가스 특히 (+)극으로 단극 하전된 입자상 물질은 전기장을 따라 포집판(230) 측으로 이동하여 포집판(230)의 표면에 포집된다.
이때, 포집판(230)에 포집되는 (+)극으로 단극 하전된 폭발성 배기가스 입자는 수막을 따라 하향으로 낙하하여 씻겨나가거나 또는 포집판(230)에 포집되기 전에 수막형성부(240)에 의해 형성되는 수막과 함께 하향으로 낙하하여 씻겨나갈 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폭발성 배기가스 입자의 정전제거 장치를 이용하면, 입자상 물질을 포함하는 폭발성 배기가스에 직접 방전을 하지 않아 방전에 의한 폭발위험성이 방지될 수 있다.
또한, 폭발성 배기가스 내에 포함된 SiO2와 같은 입자상 물질도 단극 하전을 통해 완벽하게 포집하여 제거할 수 있다.
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:하전부, 110:제1챔버, 111:유입구,
112:유출구, 120:제2챔버, 121:연통공,
130:방전부, 131:통전부, 132:방전전극,
140:공기공급부, 150:절연재, 200:집진부,
210:집진용 챔버, 220:집진용 고전압 인가판,
230:포집판, 240:수막형성부

Claims (12)

  1. 폭발성 배기가스 중의 입자상 물질을 단극 하전시키는 하전부; 및
    단극 하전된 입자상 물질을 포집하는 집진부;를 포함하며,
    상기 하전부는,
    내부공간에서 제1방향으로 폭발성 배기가스의 유로를 형성하는 제1챔버와,
    상기 제1챔버의 내부공간과 연결되는 다수의 연통공이 형성되고, 상기 제1챔버의 내부공간에서 제1챔버와 이격 배치되는 제2챔버와,
    상기 제2챔버의 내부에서 단극의 이온을 생성하는 방전부 및
    상기 제2챔버의 내부로 고압공기를 공급하는 공기공급부를 포함하고,
    상기 제1챔버는 접지되고, 상기 제2챔버는 저항을 통해 접지되어 상기 방전부에 인가되는 고전압에 의해 방전부와 동일한 극성의 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공기공급부를 통해 공급되는 고압공기의 공급 압력은, 상기 제1챔버의 내부로 공급되는 폭발성 배기가스의 공급 압력에 비해 상대적으로 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1챔버와 제2챔버는 직경이 서로 다른 원통형 챔버로 이루어지고, 상기 제1챔버와 제2챔버의 중심축은 동일 축선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 제2챔버의 중심축을 따라 배치되는 통전부와, 상기 통전부를 중심으로 방사상으로 배치되는 다수의 방전전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연통공은 상기 방전전극의 말단부에 대응하는 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 방사상으로 배치되는 방전전극은 상기 제1방향을 따라 다수개 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2챔버의 연통공은 상기 제1방향을 따라 연장되는 슬릿 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 방전전극의 제1방향 이격 간격은, 방전전극과 제1챔버의 내주면 사이 간격보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 다수의 방전전극의 사이공간에는 절연재가 마련되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 방전전극은 통전부에 탈착 가능하게 조립되는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 집진부는,
    상기 하전부의 제1챔버로부터 배출되는 단극 하전된 폭발성 배기가스가 유입되는 집진용 챔버와,
    상기 집진용 챔버의 내부에 설치되는 집진용 고전압 인가판과,
    상기 집진용 챔버의 내부에서 상기 집진용 고전압 인가판과 이격 배치되고 접지되는 포집판과,
    상기 포집판의 판면에 수막을 형성하는 수막형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발성 배기가스 입자의 정전 제거 장치.
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