KR102187742B1 - 덕트리스 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로서, 리플로우 솔더링 작업시 발생하는 오염공기를 유입하여 히트싱크를 통해 오염공기 내의 플럭스의 응축을 유도하고 전기 집진 및 롤투롤 집진에 의해 집진 제거하도록 하는 덕트리스 공기정화장치에 관한 것이다.
본 발명은, 덕트리스 공기정화장치(10)에 있어서, 장치(10)로 유입되는 오염공기와 접촉되는 냉각핀(110)과 장치(10) 외부에서 냉각핀(110)에 연결되어 냉각핀(110)의 열을 장치(10) 외부로 방출하는 방열판(120) 및 방열판(120)을 공기 냉각하는 공랭팬(130)을 포함하여, 냉각핀(110)에 접촉되는 오염공기의 기온을 낮추어 플럭스의 응축을 유도하는 히트싱크부(100); 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 집진판의 사이로 유입하여 통과하는 오염공기 내의 흄 또는 분진을 전기적으로 집진하는 전기 집진부(200); 및 유입되는 오염공기 내의 플럭스를 롤투롤 타입의 집진필터를 이용하여 연속적으로 회수하도록 하는 롤투롤 집진부(300);를 포함하며, 전기 집진부(200)는 제1 유닛(210) 및 제2 유닛(220) 및 제3 유닛(230)이 연속하는 3단 집진 방식으로 구성되되, 제1 유닛(210)은 오염공기의 유동방향에 평행하되 서로 이격 배치되는 복수의 제1 집진판(212)과 제1 집진판(212)들의 사이마다 구비되는 제1 전극(211)을 포함하고, 제2 유닛(220)은 제1 유닛(210)으로부터 연장되는 제1 집진판(212)들의 사이마다 구비되는 제2 전극(222)을 포함하고, 제3 유닛(230)은 제2 유닛(220)의 후방에 연결되는 절연체(231) 및 금속메쉬(232)를 포함하여 포함하여 구성되는 것에 기술적 특징이 있다.

Description

덕트리스 공기정화장치{Ductless Air Purifier}
본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로서, 리플로우 솔더링 작업시 발생하는 오염공기를 장치 내부로 유입하여 히트싱크를 통해 오염공기 내의 플럭스의 응축을 유도하고 전기 집진 및 롤투롤 집진에 의해 집진 제거한 후 장치 외부로 배출하도록 하는 덕트리스 공기정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 표면실장기술(表面實裝技術, Surface Mount Technology, SMT)은 인쇄회로기판(PCB)의 표면에 직접 실장할 수 있는 표면실장부품(Surface Mounted Components, SMC)을 전자 회로에 부착시키는 방법으로, 이러한 표면실장기술은 솔더링법으로 이루어지며 리플로우 솔더링(Reflow Soldering) 장비를 사용한다. 리플로우 장비에서 솔더링 시 사용되는 솔더 페이스트(Solder Paste)는 통상 75∼92 wt.%의 솔더 합금 분말을 함유하고 있으며 나머지는 바인더로서 수지(Rosin), 점도 증가제 및 윤활제 등으로 구성되어 있다.
산업현장의 SMT 라인에서는 250∼300℃ 정도의 고온에서 리플로우 솔더링 작업 중 수지에서 악취나 휘발성유기화합물(VOCs)과 함께 플럭스(Flux, 미세한 입자의 액체상태 접합 촉진제) 등 오염물질이 발생하고 있으나, 현재는 이들 오염물질을 별다른 처리 없이 리플로우 상단의 덕트를 통해 공장 위의 공조기(덕트)로 외부 배출을 시키는 것이 전부이다. 또 리플로우 솔더링 장비에서 악취와 휘발성유기화합물 등이 일부 새어나와 공장 내부의 공기를 오염시켜 근로자의 두통을 유발하는 등 근무환경 저해와 함께 인체 건강에 심각한 악영향을 끼치고 있다.
특히, 리플로우 솔더링 작업시 발생하는 플럭스는 리플로우 노 내부의 판넬 히터에 부착·누적되어 판넬 히터의 열전달 효과를 감소시키므로 전력 소모량(에너지 소모량)이 증가할 뿐만 아니라, 판넬 히터에 누적하여 부착된 플럭스가 인쇄회로기판에 낙하하여 품질불량을 초래하므로, 판넬 히터에 부착된 플럭스를 제거하기 위한 청소작업이 보통 1회/월 정도로 빈번히 이루어져 이로 인한 리플로우의 조업중단과 인력소모가 상당히 발생하는 문제점도 있다.
종래기술인 특허 문헌 1에는 악취나 휘발성유기화합물(VOCs)와 같은 오염물질을 정화처리하기 위한 덕트리스 공기정화장치가 게재되어 있다. 상기 덕트리스 공기정화장치는 저온 플라즈마 반응기-금속산화물 촉매-활성탄의 조합으로 악취나 휘발성유기화합물을 완전히 분해/제거한 다음 실내 배출하는 것이 가능하므로, 덕트 등 공조시설이 필요 없어 덕트 등 공조 시설의 설치에 소요되는 노력과 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 생산공정 변경 시 덕트 재설치에 따른 조업중단으로 인한 생산성 하락 등을 방지할 수 있도록 한다.
그러나 이러한 장치들에 의해서도 솔더링시 발생하는 플럭스의 진 성분을 제대로 제거해주지 못하게 되면 플럭스 등의 물질들이 상기 덕트리스 공기정화장치의 플라즈마 반응기 집진판에 부착되어 플라즈마 반응이 제대로 일어나지 못해 악취나 휘발성유기화합물 등 오염물질의 분해·제거효과가 감소하는 문제점이 나타나고 있으며, 이로 인해 공기정화장치의 가동을 중단하고 주기적으로 플라즈마 반응기의 집진판을 청소해 주어야 하는 번거로움이 뒤따르고 있다.
또 금속산화물 촉매나 활성탄 그리고 각종 필터에도 미세먼지나 플럭스 등의 물질들이 일부 부착되어, 이로 인한 성능 약화로 교체주기가 산업 현장의 특성에 따라 3∼4 개월 정도로 단축되는 문제점도 나타나고 있다, 또한 실시간으로 플럭스 누적 제거를 실행할 수 없게 되어 플럭스 포집통 자체가 막혀버리는 경우도 있고, 대부분 전자 업체가 청소에 신경을 쓰고 있으나 세척제 등에서의 독성때문에 작업자들이 회피하는 경향이 커서 품질관리에 큰 문제가 되고 있다.
특허 문헌 1. 대한민국 특허출원 제2016-0039365호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 리플로우 솔더링 작업시 발생하는 오염공기를 장치 내부로 유입하여 히트싱크를 통해 오염공기 내의 플럭스의 응축을 유도하고 전기 집진 및 롤투롤 집진에 의해 집진 제거한 후 장치 외부로 배출하도록 하는 장치를 구성하는데 목적이 있다.
또한, 리플로우 솔더링 작업시 발생하는 오염공기중의 미세먼지나 플럭스 등을 미리 여과·포집하여 판넬 히터 표면에 플럭스 부착방지로 인한 열전달 효과의 개선과 함께 인쇄회로기판의 제품불량 방지를 구현하며, 작업자가 독성 성분을 발생할 수 있는 세척제 등을 사용하지 않고서도 제품 품질 상태를 유지하도록 하는데 목적이 있다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 덕트리스 공기정화장치는, 장치로 유입되는 오염공기와 접촉되는 냉각핀, 장치 외부에서 상기 냉각핀에 연결되어 상기 냉각핀의 열을 장치 외부로 방출하는 방열판 및 상기 방열판을 공기 냉각하는 공랭팬을 포함하여, 상기 냉각핀에 접촉되는 오염공기의 기온을 낮추어 플럭스의 응축을 유도하는 히트싱크부;와, 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 집진판의 사이로 유입하여 통과하는 오염공기 내의 흄 또는 분진을 전기적으로 집진하는 전기 집진부; 및 유입되는 오염공기 내의 플럭스를 롤투롤 타입의 집진필터를 이용하여 연속적으로 회수하도록 하는 롤투롤 집진부;를 포함하며,
상기 전기 집진부는 제1 유닛 및 제2 유닛과 제3 유닛이 연속하는 3단 방식으로 구성되되, 상기 제1 유닛은 오염공기의 유동방향에 평행하되 서로 이격 배치되어 그 표면에 집진하도록 하는 복수의 제1 집진판과 상기 제1 집진판들의 사이마다 구비되는 제1 전극을 포함하고, 상기 제1 유닛의 후방의 상기 제2 유닛은 상기 제1 유닛으로부터 연장되는 상기 제1 집진판들의 사이마다 구비되어 제2 전극을 포함하고, 상기 제3 유닛은 상기 제2 유닛의 후방에 연결되는 절연체 및 금속메쉬를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 장치로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도 이하인 경우에는, 장치 내부로 유입된 오염공기가 상기 히크싱크부, 상기 전기 집진부 및 상기 롤투롤 집진부를 순차적으로 거치도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 장치로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도를 초과하는 경우에는, 장치 내부로 유입된 오염공기가 상기 전기 집진부, 상기 히크싱크부 및 상기 롤투롤 집진부를 순차적으로 거치도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 유닛에는 8KV의 전원이 인가되고 상기 제2 유닛에는 4KV의 전원이 인가되되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 (+) 전원이 인가되고 상기 제1 집진판은 (-) 전원이 인가되어서 접지를 통하여 통전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 유닛에는 -10KV 내지 20KV의 전원이 인가되되, 상기 금속메쉬에 (-) 전원이 인가되고 (+) 전원은 접지를 통하여 통전되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은, 리플로우 솔더링 작업시 발생하는 오염공기를 장치 내부로 유입하여 히트싱크를 통해 오염공기 내의 플럭스의 응축을 유도하고 전기 집진 및 롤투롤 집진에 의해 집진 제거한 후 장치 외부로 배출하도록 하는 효과가 있다.
또한, 판넬 히터로부터 플럭스의 낙하에 따른 인쇄회로기판의 제품불량을 방지하고, 롤투롤 방식의 플럭스 회수부에 의해 플럭스를 연속적으로 회수할 수 있게 되므로 청소로 인한 리플로우의 조업중단 방지로 생산성 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 덕트리스 공기정화장치의 적용예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트리스 공기정화장치의 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 덕트리스 공기정화장치의 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 덕트리스 공기정화장치의 히트싱크부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 덕트리스 공기정화장치의 전기 집진부의 구성 모식도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
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 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 하며, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 덕트리스 공기정화장치의 적용예를 나타내는 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트리스 공기정화장치의 절개 사시도들이다. 또한, 도 4의 (a), (b)는 본 발명의 덕트리스 공기정화장치의 히트싱크부의 단면을 나타내는 그림들이고, 도 5는 본 발명의 덕트리스 공기정화장치의 전기 집진부의 구성을 개략적으로 도시한 그림이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 덕트리스 공기정화장치(10)는, 장치(10)로 유입되는 오염공기와 접촉되는 냉각핀(110), 장치(10) 외부에서 상기 냉각핀(110)에 연결되어 상기 냉각핀(110)의 열을 장치(10) 외부로 방출하는 방열판(120) 및 상기 방열판(120)을 공기 냉각하는 공랭팬(130)을 포함하여, 냉각핀(110)에 접촉되는 오염공기의 기온을 낮추어 플럭스의 응축을 유도하는 히트싱크부(100);와 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 집진판의 사이로 유입하여 통과하는 오염공기 내의 흄 또는 분진을 전기적으로 집진하는 전기 집진부(200); 및 유입되는 오염공기 내의 플럭스를 롤투롤 타입의 집진필터를 이용하여 연속적으로 회수하도록 하는 롤투롤 집진부(300)를 포함하여 구성된다.
또한, 롤투롤 집진부(300)의 이후에, 저온 플라즈마 반응기(410), 금속산화물 촉매(420), 카본필터(430)로 구성되는 필터부(400)가 추가로 구비될 수 있다.
본원발명의 덕트리스 공기정화장치(10)는, 도 1의 일 실시예에서처럼 리플로우 솔더링 장비(20)의 일 출구측에 연결되어 솔더링 장비(20)로부터 배출되는 고온의 오염공기를 유입구(11)를 통해 유입한 후 장치(10)의 세부 구성을 통해 완전히 정화된 후 배출구(12)를 통해 국소 배출되도록 한다.
한편, 덕트리스 공기정화장치(10)의 유입구(11)를 통해 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도 이하인 경우에는, 도 2에서처럼 장치(10) 내부로 유입된 오염공기가 히크싱크부(100), 전기 집진부(200) 및 롤투롤 집진부(300)를 순차적으로 거치도록 구성된다.
즉, 유입구(11)를 통해 장치(10) 내부로 유입되는(①) 오염공기는 히크싱크부(100)를 거친 후(②), 전기 집진부(200)으로 유입되어(③), 롤투롤 집진부(300)를 거치게 되고(④), 이어서 필터부(400)를 통과한 후(⑤), 장치(10) 내부의 관로를 거쳐(⑥) 배출구(12)를 통해 배출되게 된다(⑦).
또한, 장치(10)로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도를 초과하는 경우(플럭스를 소정 농도 초과하여 사용하게 되는 자동차전장 공장 등)에는, 도 3에서처럼 장치(10) 내부로 유입된 오염공기가 전기 집진부(200), 히크싱크부(100) 및 롤투롤 집진부(300)를 순차적으로 거치도록 구성된다.
즉, 유입구(11)를 통해 장치(10) 내부로 유입되는(①) 오염공기는 전기 집진부(200)를 거친 후(②), 히크싱크부(100)를 통과하면서 오염공기 내의 플럭스가 응축되도록 하고(③), 이어서 롤투롤 집진부(300)를 거치게 되고(④), 필터부(400)를 통과한 후(⑤), 장치(10) 내부의 관로를 거쳐(⑥) 배출구(12)를 통해 배출되게 된다(⑦).
따라서, 리플로우 솔더링 장비(20)의 일 출구측 또는 덕트리스 공기정화장치(10)의 유입측에 구비되어, 덕트리스 공기정화장치(10)로 유입되는 오염공기 내의 플럭스 농도를 사업장별로 사전에 감지하고 판단하는 장치를 포함하는 것이 바람직하다.
히트싱크부(100)에 대해 설명한다. 히트싱크부(100)는 냉각핀(110), 방열판(120) 및 공랭팬(130)을 포함하여 구성된다.
히트싱크부(100)는, 고온의 오염공기와의 접촉을 통해 오염공기의 기온을 낮추어 오염공기 내에 포함된 플럭스의 응축을 유도하는 냉각핀(110)의 열을, 냉각핀(110)에 연결되어 장치(10) 외부로 연장되는 방열판(120) 및 방열판(120)을 공기 냉각하는 공랭팬(130)을 통해 방출하도록 구성된다.
냉각핀(110)은 돌출된 복수의 핀 타입 뿐만 아니라 오염공기의 유동방향에 평행하되 서로 이격하여 배치되는 복수의 판의 형태로 구비되어 냉각판 사이를 통과하는 오염공기의 냉각 성능을 조절할 수도 있다.
냉각핀(110) 및 방열판(120)은 열전도율이 좋은 알루미늄 등의 재질로 이루어지되, 오염공기와의 접촉면적은 최대로 하도록 그 위치(상하/좌우) 및 크기가 결정되고, 냉각판 타입의 경우에는 오염공기의 유동방향에 대해 판의 기울기 등이 제어되도록 구성된다.
전기 집진부(200)에 대해 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이 전기 집진부(200)는 제1 유닛(210), 제2 유닛(220) 및 제3 유닛(230)이 연속하는 3단의 전기 집진 방식으로 구성된다.
제1 유닛(210)은 오염공기의 유동방향에 평행하되 서로 이격 배치되어 그 표면에 집진하도록 하는 복수의 제1 집진판(212)과, 제1 집진판(212)들의 사이마다 구비되는 제1 전극(211)을 포함하며, 제1 전극(211)에 의해 하전된 오염공기 중 미세 입자가 제1 집진판(212)에 집진되게 된다.
제2 유닛(220)은 제1 유닛(210)의 후방의 구비되되 제1 유닛(210)으로부터 연장되는 제1 집진판(212)들의 사이마다 구비되는 제2 전극(222)을 포함하여 구성되어, 제1 유닛(210)을 통과하면서 집진되지 않은 더욱 미세한 입자들이 제2 전극(222)을 거치면서 제1 집진판(212)에 집진되게 된다.
제3 유닛(230)은 제2 유닛(220)의 후방에 절연체(231) 및 금속메쉬(232)를 포함하여 구비되되, 제2 유닛(220)과는 절연체(231)에 의해 절연된 상태에서 금속메쉬(232)가 연결되게 되며, 금속메쉬(232)는 망(mesh) 형태의 금속망 필터로 구성할 수도 있다.
전기 집진부(200)의 전극들은 제1 전극(211)처럼 봉의 형태로 구비될 수 있으며, 제2 전극(222)처럼 판 형상으로 구비될 수 있다.
제1 전극(211) 및 제2 전극(222)에 의해서 하전된 미세 입자가 집진되는 집진판인 제1 집진판(212)은 전기 집진부(200)를 통과하는 유동방향에 평행하게 배치되어 그 표면에 집진하도록 하는 것이 바람직하며, 물론 오염공기의 유동속도에 따라 유동방향에 대한 집진판의 기울기가 소정 범위 내에서 가변되도록 하는 것이 더욱 바람직하며, 유동속도가 너무 큰 경우에는 제1 집진판(212)에 집진되는 양이 상대적으로 적을 수도 있기에 전기 집진부(200)를 통과하는 오염공기의 유동속도를 집진판의 기울기를 통해 제어하도록 한다.
집진판의 경우 그 재질로는 내식성이 강하고 전기 전도도가 좋은 금속판으로 제작되는 것이 바람직하다.
도 5에는 제1 유닛(210)에는 8KV의 전원이 인가되고, 제2 유닛(220)에는 4KV의 전원이 인가되며, 제3 유닛(230)에는 -10KV의 전원이 인가되는 구성이 도시되어 있다. 이때 제1 전극(211) 및 제2 전극(222)은 (+) 전원이 인가되고 제1 집진판(212)은 (-) 전원이 인가되어 접지를 통하여 통전되도록 하며, 금속메쉬(232)에는 (-) 전원이 인가되고 (+) 전원은 접지를 통하여 통전되도록 한다.
제1 유닛(210)은 (+)의 제1 전극(211)과 (-)의 제1 집진판(212), 제2 유닛(220)은 (+)의 제2 전극(222)과 (-)의 제1 집진판(212)의 관계에서 집진이 이루어지되, 하전된 미세 입자가 집진되는 제1 집진판(212)은 접지로 연결된다. 한편, 제2 유닛(220)은 제1 유닛(210)에 비해 미세한 집진이 이루어지게 된다.
또한, 종래의 전기 집진의 경우처럼, 예를 들어 제1 전극(211)은 (-) 부하가 걸리고 제1 집진판(212)은 (+) 부하가 걸리면서 접지되는 구성에 비하여, 본원발명의 구성에 따르면 전기 집진하는 과정에서 오존의 발생이 현저히 감소하는 특징이 있다.
제1 유닛(210) 및 제2 유닛(220)에 연속하여 제3 유닛(230)을 구성함으로써, 제2 유닛(220)과 제 3유닛(230) 사이에 정전기적 인력이 발생하게 되고, 이로 인해 전기장 힘에 의해 풍속이 발생하게 되므로 전기 집진부(200) 후방에 별도 팬(fan)의 구동없이 풍속을 올릴 수 있게 되어, 결국 무동력 팬방식의 전기 집진을 이룰 수 있게 된다.
질소사용설비에 적용되는 경우 산소농도 유지를 위해 굳이 풍속이 센 팬을 사용하지 않는 것이 유리하므로, 이 경우에는 상기에 따른 풍속만을 발생시기는 것만으로도 충분하게 된다.
또한, 제2 유닛(220)과 제3 유닛(230) 사이의 정전기적 인력에 의해 제2 유닛(220)에서 미처리된 양이온 입자의 집진을 유도하게 되므로 전기 집진을 통한 집진 성능이 더욱 향상시킨다.
한편, 오존 저감 측면을 강조하는 경우에는 상기와 같은 구성으로 전기 집진이 수행되지만, 집진 성능을 강조하는 경우에는 (+), (-)전원을 부가하는 구성을 반대로 하여 제1 유닛(210) 및 제2 유닛(220)의 전극에 (-) 전원을 인가하고, 제3 유닛(230)의 금속메쉬(232)에는 (+) 전원을 인가하는 구성으로 전기 집진을 수행할 수 있다.
롤투롤 집진부(300)에 대해 설명한다. 롤투롤 집진부(300)는 히트싱크부(100)를 거치면서 기온이 낮아진 오염공기를 유입받아 응축된 플럭스를 롤투롤 타입의 집진필터를 이용하여 연속적으로 회수하도록 한다.
롤투롤 집진부(300)는 일정한 폭을 가지면서 롤 형태로 감겨 있는 집진필터 이외에 구동유닛, 피구동유닛 및 포집유닛을 포함하여 구성된다.
피구동유닛에 장착된 롤타입의 집진필터가 구동유닛에 의해 조금씩 펼쳐져 피구동유닛과 구동유닛 사이에 위치하는 포집유닛을 지나도록 하고 포집유닛 영역에 오염공기가 통과하도록 함으로써, 오염공기 내의 미세먼지나 연기, 분진, 그을음 및 플럭스 등이 여과·포집되도록 하고 사용된 집진필터는 구동유닛으로 진행하면서 회수된다. 이때. 포집유닛을 통과하는 집진필터의 진행속도는 2∼10㎝/sec 사이에서 조절이 가능하다.
한편, 오염물의 함유량에 따라 구동유닛의 작동을 유연하게 조절하도록 하는 타이머가 구비된다. 타이머는 일정 시간 간격으로 집진필터가 이동되도록 작동 시기를 조절하는 제1 타이머(미도시) 및 구동유닛의 작동시에 작동 시간을 수 초간 또는 수 분간 또는 수 시간으로 조절하여 집진필터가 포집유닛에 일시적으로 또는 연속적으로 공급되도록 하는 제2 타이머(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같이, 장치(10)로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도 이하인 것으로 판단되는 경우에는, 장치(10)로 유입된 오염공기는 히크싱크부(100) 및 전기 집진부(200)를 순차적으로 거친 후, 롤투롤 집진부(300)로 유입되게 된다.
또한, 장치(10)로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도를 초과하는 것으로 판단된 경우에는, 장치(10)로 유입된 오염공기는 전기 집진부(200) 및 히크싱크부(100)를 순차적으로 거친 후, 롤투롤 집진부(300)로 유입되게 된다.
필터부(400)에 대해 설명한다. 필터부(400)는 롤투롤 집진부(300)를 통과한 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물/냄새/악취 등을 제거하도록, 저온 플라즈마 반응기(410), 금속산화물 촉매(420), 카본필터(430)가 순차적으로 구성된다.
저온 플라즈마 반응기(410)는 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방식으로 롤투롤 집진부(300)를 통과한 오염공기에 포함된 휘발성유기화합물을 상온에서 플라즈마를 발생시켜 생성한 오존을 이용하여 분해한다. 즉, 공기 중의 산소 분자가 강한 활성을 가지는 산소 원자로 해리되거나 오존으로 변환되어, 오염된 공기 중에 포함된 휘발성 유기물질을 강력하고 효과적으로 분해하게 된다.
금속산화물 촉매(420)는 저온 플라즈마 반응기(410)를 통과한 공기 속에 포함된 잔여 오존을 활성산소로 분해한 후, 활성산소를 이용하여 저온 플라즈마 반응기(410)에서 분해되지 못한 미반응 휘발성유기화합물을 분해한다.
이 경우 오존을 분해하기 위한 촉매로는 백금, Cr 산화물, Al 산화물, Co 산화물, Cu 산화물, Mn 산화물, 금속 Pd 또는 Pd 화합물 등을 들 수 있으며, 그 중에서 금속산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 금속산화물 촉매로는 MnO2, NiO, CoO, Fe2O3, V2O5, AgO2 등이 있다. 또한, 단일금속 산화물뿐만 아니라 여러 금속산화물의 혼합물을 사용할 수도 있다. 예컨데 MnO2-CuO, MnO2-AgO2, NiO-CoO-AgO2 등의 형태로 사용할 수 있다.
한편, 금속산화물 촉매(420)는 금속산화물 촉매를 통과하는 공기와의 접촉 면적을 증대시키기 위하여, 메쉬(mesh) 형태로 가공하여 구성되는 것이 바람직하다. 또는, 허니컴 타입, 펠렛(Pellet) 타입 또는 코러게이트(Corrugate) 타입의 어느 것을 사용하여도 무방하다.
금속산화물 촉매(420)는 전단계의 저온 플라즈마 반응기(410)에서 미쳐 분해되지 못한 잔여 휘발성 유기 화합물을 추가로 분해하여 완벽에 가깝게 제거하는 것은 물론, 배오존을 분해하여 정화가 완료되어 배출되는 공기 중의 오존 농도를 극히 낮게 감소하는 기능을 동시에 수행한다. 이때, 금속산화물 촉매(420)의 부피(금속산화물 촉매 사용양)는 처리풍량(유량)에 대해 공간속도가 10,000~20,000(hr-1) 사이가 되도록 정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 공간속도는 다음 식에 따라 정의된다.
공간속도(hr-1) = 유량(m3/hr) ÷ 촉매부피(m3)
카본필터(430)는 악취 등의 냄새를 제거하기 위해 추가로 구성될 수 있다. 또한, 금속산화물 촉매(420)를 통과한 공기 중의 오염물, 배오존 또는 휘발성 유기 화합물의 분해 과정에서 부산물로 생성되는 일산화탄소를 흡착 제거하기 위한 흡착제거 필터 등이 추가로 구성될 수 있으며, 흡착제거 필터로는 활성탄 필터 및/또는 헤파 필터 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 덕트리스 공기정화장치는 솔더링 공정과 같은 전자 및 반도체 시장뿐만 아니라, 염색, 인쇄, 페인트 및 도금 공정 등에서도 적용이 가능하며, 식당에서 조리 시 또는 고기 구울 때 발생하는 기름찌꺼기나 플럭스 등을 여과·포집 제거하는 경우에도 적용하면 상당히 효과적이다. 마찬가지로 돼지 축사에서 발생하는 암모니아나 메탄 등의 휘발성 가스 등에 포함된 미세한 분뇨알갱이의 점착성 플럭스 등의 처리에도 적용이 가능하다.
정부의 강력한 금연정책에 따라 금연시설이 날로 확대되고 있는 현시점에서 흡연 부스 내의 담배연기 정화장치에 적용할 경우, 니코틴과 타르와 같은 플럭스 성분을 플럭스 매니지먼트 시스템으로 1차 포집하여 제거하기 때문에 담배연기 정화장치의 성능을 상당기간 양호하게 유지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 도면과 명세서에서 바람직한 실시예들이 개시되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 덕트리스 공기정화장치
20 : 리플로우 솔더링 장비
100 : 히트싱크부
110 : 냉각핀
120 : 방열판
130 : 공랭팬
200 : 전기 집진부
210 : 제1 유닛
211 : 제1 전극
212 : 제1 집진판
220 : 제2 유닛
232 : 제2 전극
230 : 제3 유닛
231 : 절연체
232 : 금속메쉬
300 : 롤투롤 집진부
400 : 필터부
410 : 저온 플라즈마 반응기
420 : 금속산화물 촉매
430 : 카본필터

Claims (5)

  1. 덕트리스 공기정화장치(10)에 있어서,
    장치(10)로 유입되는 오염공기와 접촉되는 냉각핀(110), 장치(10) 외부에서 상기 냉각핀(110)에 연결되어 상기 냉각핀(110)의 열을 장치(10) 외부로 방출하는 방열판(120) 및 상기 방열판(120)을 공기 냉각하는 공랭팬(130)을 포함하여, 상기 냉각핀(110)에 접촉되는 오염공기의 기온을 낮추어 플럭스의 응축을 유도하는 히트싱크부(100);
    소정 간격으로 이격 배치된 복수의 집진판의 사이로 유입하여 통과하는 오염공기 내의 흄 또는 분진을 전기적으로 집진하는 전기 집진부(200); 및
    유입되는 오염공기 내의 플럭스를 롤투롤 타입의 집진필터를 이용하여 연속적으로 회수하도록 하는 롤투롤 집진부(300); 를 포함하며,
    상기 전기 집진부(200)는 제1 유닛(210) 및 제2 유닛(220) 및 제3 유닛(230)이 연속하는 3단 집진 방식으로 구성되되,
    상기 제1 유닛(210)은 오염공기의 유동방향에 평행하되 서로 이격 배치되는 복수의 제1 집진판(212)과 상기 제1 집진판(212)들의 사이마다 구비되는 제1 전극(211)을 포함하고,
    상기 제2 유닛(220)은 상기 제1 유닛(210)으로부터 연장되는 상기 제1 집진판(212)들의 사이마다 구비되는 제2 전극(222)을 포함하고,
    상기 제3 유닛(230)은 상기 제2 유닛(220)의 후방에 연결되는 절연체(231) 및 금속메쉬(232)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 덕트리스 공기정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    장치(10)로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도 이하인 경우에는,
    장치(10) 내부로 유입된 오염공기가 상기 히트싱크부(100), 상기 전기 집진부(200) 및 상기 롤투롤 집진부(300)를 순차적으로 거치도록 구성되는 것을 특징으로 하는 덕트리스 공기정화장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    장치(10)로 유입되는 오염공기에 포함된 플럭스가 소정 농도를 초과하는 경우에는,
    장치(10) 내부로 유입된 오염공기가 상기 전기 집진부(200), 상기 히트싱크부(100) 및 상기 롤투롤 집진부(300)를 순차적으로 거치도록 구성되는 것을 특징으로 하는 덕트리스 공기정화장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유닛(210)에는 8KV의 전원이 인가되고 상기 제2 유닛(220)에는 4KV의 전원이 인가되되, 상기 제1 전극(211) 및 상기 제2 전극(222)은 (+) 전원이 인가되고 상기 제1 집진판(212)은 (-) 전원이 인가되어 접지를 통하여 통전되는 것을 특징으로 하는 덕트리스 공기정화장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 유닛(230)에는 -10KV 내지 20KV의 전원이 인가되되, 상기 금속메쉬(232)에 (-) 전원이 인가되고 (+) 전원은 접지를 통하여 통전되는 것을 특징으로 하는 덕트리스 공기정화장치.


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