KR102257548B1 - 정전분무 사이클론 내 초미세입자 추가 제거를 위한 링전극 구조 - Google Patents

정전분무 사이클론 내 초미세입자 추가 제거를 위한 링전극 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관이 구비되며, 내부 공간이 형성되어 있는 원통부; 상부는 상기 원통부의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구가 구비되며, 내부 공간이 형성되어 있는 상광하협 구조의 원뿔부; 상기 원통부 상부에 구비되는 덮개; 일측은 상기 덮개를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부 내부 공간에 위치하는 원통형 가스배출관; 상기 원통형 가스배출관 외주변에 배열된 복수개의 액체공급부재; 및 상기 액체공급부재를 연결하는 메인와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치에 관한 것이다.

Description

정전분무 사이클론 내 초미세입자 추가 제거를 위한 링 전극 구조
본 발명은 정전분무와 전기집진을 이용한 집진 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차적으로 사이클론 구조를 갖는 집진 장치에 정전분무를 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 오염물질을 제거하고, 2차적으로 전기집진을 이용하여 정전분무 단계에서 제거되지 못한 입자상 오염물질을 제거할 수 있는 정전분무와 전기집진을 이용한 집진 장치에 관한 것이다.
화력발전소나 폐기물 소각 시 배출되는 가스에는 각종 대기오염물질이 포함되어 있으며, 이들 중 입경이 작은 입자상 오염물질은 인체에 유입되어 호흡기 질환을 유발시킬 뿐만 아니라 식물의 성장을 억제하는 등 환경에 유해한 영향을 미친다.
이러한 대기오염물질 중 특히 유해한 것으로 알려져 있는 지름이 2.5 ㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)를 관리하기 위하여, 미환경보호국(EPA)과 유럽연합(EU)은 2013년, 우리나라는 2015년부터 법을 개정하여 이들 물질에 대한 환경 규제를 강화 실시하고 있는 상황이다.
중력집진, 관성력 집진, 여과집진, 세정집진, 전기집진 기술들은 일반적으로 알려져 있는 집진 기술이다. 중력집진기술은 입자가 갖는 중력을 이용하여 공기가 이동하면서 자연적으로 입자를 침전시키는 기술이고, 관성력 집진 기술은 기체의 흐름 방향을 급변시켜 전환점 부분에서 관성에 의하여 먼지를 집진하는 원리를 이용한 기술로서, 비교적 큰 입자의 제거에는 효과적이지만 미세한 입자는 거의 제거할 수 없다.
이에 반해, 미세한 공극을 갖는 필터에 가스를 통과시켜 입자를 제거하는 여과기술과 전기를 공급하여 먼지에 하전을 부여하여 제거하는 전기집진 기술은 비교적 집진효율이 높은 것으로 알려져 있다. 그러나 여과기술의 경우에는 입자가 미세한 공극을 막기 때문에 배출가스의 처리량이 급격히 저하되며, 이로 인한 필터의 빈번한 교체는 배기가스처리비용 증가로 직결된다.
또 전기집진 기술 중 건식방법은 입자 하전, 입자의 집진극 부착, 집진극에 부착된 입자의 탈착, 집진극에 쌓인 입자 제거의 순으로 집진 과정이 진행되지만, 불안정한 코로나 방전, 입자의 전기적 특성인 전기비저항(Particle's resistivity)에 따라 재비산, 역코로나(Back corona) 등이 발생하여 집진효율이 떨어지는 문제점이 있고, 집진극에 부착된 입자를 물로 씻어내는 습식전기집진방법(Wet electrostatic precipitator)은 다량의 물 사용, 집진극의 불균일한 수막 형성, 부식은 큰 문제점으로 지적되고 있다.
따라서 상기와 같은 대기오염물질, 특히 입자가 작은 물질을 효과적으로 제거하여 강화된 대기환경기준을 달성하기 위해서는 경제적이면서도 높은 제거 효율을 갖는 새로운 집진 장치의 개발이 절실히 필요한 상황이다.
대한민국 등록특허공보 제0150707호 대한민국 공개특허공보 제2015-0045068호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배기가스에 포함된 작은 입자도 효과적으로 제거할 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 발명에서는 운전이 용이하면서도 구조가 간단하고, 2차 오염물질의 발생량을 최소화할 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치는, 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관(110)이 구비되며, 내부 공간이 형성되어 있는 원통부(100); 상부는 상기 원통부(100)의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구(210)가 구비되며, 내부 공간이 형성되어 있는 상광하협 구조의 원뿔부(200); 상기 원통부(100) 상부에 구비되는 덮개(300); 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간에 위치하는 원통형 가스배출관(400); 상기 원통형 가스배출관(400) 외주변에 배열된 복수개의 액체공급부재(500); 및 상기 액체공급부재(500)를 연결하는 메인와이어(600)를 포함한다.
상기 액체공급부재(500)는, 제1 액체공급부재(510), 제2 액체공급부재(520) 및 제3 액체공급부재(530)를 포함하되, 제1 액체공급부재(510)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제1 액체주입관(511)과 상기 제1 액체주입관(510)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제1 분사노즐(512)로 이루어지고, 제2 액체공급부재(520)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제2 액체주입관(521)과 상기 제2 액체주입관(521)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제2 분사노즐(522)로 이루어지고, 제3 액체공급부재(530)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제3 액체주입관(531)과 상기 제3 액체주입관(530)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제3 분사노즐(532)로 이루어지고, 상기 메인와이어(600)는 상기 제1 액체주입관(510), 제2 액체주입관(520) 및 제3 액체주입관(530)의 타측 단부를 연결하는 다각형인 것을 특징으로 한다.
상기 액체공급부재(500)는, 제1 액체공급부재(510), 제2 액체공급부재(520), 제3 액체공급부재(530) 및 제4 액체공급부재(540)를 포함하되,제1 액체공급부재(510)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제1 액체주입관(511)과 상기 제1 액체주입관(510)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제1 분사노즐(512)로 이루어지고, 제2 액체공급부재(520)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제2 액체주입관(521)과 상기 제2 액체주입관(520)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제2 분사노즐(522)로 이루어지고, 제3 액체공급부재(530)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제3 액체주입관(531)과 상기 제2 액체주입관(520)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제3 분사노즐(532)로 이루어지고, 제4 액체공급부재(540)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제4 액체주입관(541)과 상기 제4 액체주입관(540)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제4 분사노즐(542)로 이루어지고, 상기 메인와이어(600)는 상기 제1 액체주입관(510), 제2 액체주입관(520), 제3 액체주입관(530) 및 제4 액체주입관(541)의 타측 단부를 연결하는 다각형인 것을 특징으로 한다.
상기 메인와이어(600)는 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다.
상기 메인와이어(600) 내부에는 원형 또는 다각형으로 이루어진 3개 이상의 보조와이어(610)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 보조와이어(610)는, 1개의 원형 보조와이어(610)를 중심으로 3개 이상의 보조와이어(610)가 방사상 형태로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 메인와이어(600)에는 원뿔부(200)를 향하는 1개 이상의 제1 전극 유도봉(601)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 보조와이어(610)에는 원뿔부(200)를 향하는 1개 이상의 제2 전극 유도봉(611)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 원통부(100)에는 '+' 리드선(810)이 연결되고, 상기 액체공급부재(500)에는 '-' 리드선(820)이 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 원통부(100)와 액체공급부재(500)가 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위하여 절연부재(700)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명 일 실시예에 따른 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치는 고전압을 인가하여 미세한 액적을 발생시키고 이러한 미세 액적과 배기가스를 접촉시키기 때문에, 입경이 작은 입자의 제거효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 정전분무시 생성되는 액적이 미세하기 때문에 입자를 포집한 폐액체의 발생량을 최소화할 수 있어 2차 처리비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
원통부 중심에 메인와이어 및 보조와이어를 구비하여 1차적으로 미세한 액적을 통해 집진되지 못한 입자상 오염물질을 가스배출관으로 배출되기 전에 다시 한 번 입자상 오염물질을 포집할 수 있는 바, 집진 효율이 향상된다.
또한, 메인와이어에 의해 복수개의 액체공급부재를 전기적으로 연결하는 바, 하나의 액체공급부재에만 리드선을 연결해도 각각의 액체공급부재에 리드선을 연결하는 효과를 얻을 수 있어 장치 구성을 간단하게 하면서 집진 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 도시한 공기정화장치의 작동상태를 설명하는 개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기정화장치는, 원통부(100), 원뿔부(200), 덮개(300), 가스배출관(400), 액체공급부재(500), 및 메인와이어(600)를 포함한다.
상기 원통부(100)는 소정의 높이와 내경을 갖는 긴 원통형이며, 전도성 재질로 이루어져 있으며, 공기정화 처리 용량에 따라 높이와 내경이 달라질 수 있음은 자명하다.
상기 원뿔부(120)는, 아래로 갈수록 점차 단면적이 줄어드는 상광하협 구조이며, 원뿔부(120) 상부는 상기 원통부(100)의 하부와 연결되어 있다. 구체적으로, 상기 원뿔부(120)는 상기 원통부(100) 하단에 상기 원통부(100)와 연통되도록 연장 형성되며 하단 방향으로 직경이 점차 줄어드는 구조이다.
원뿔부(200) 하부에는 배기가스에 포함되어 있던 입자상 물질과 후술할 액체가 함께 배출되는 액체배출구(210)가 구비되어 있다.
상기 원통부(100)의 상부 측면에 외부와 연결된 배기가스 유입관(110)이 구비된다.
각종 입자상 오염물질을 포함하고 있는 배기가스는 상기 배기가스 유입관(110)을 통해 원통부(100) 내부로 유입되어, 원통부(100) 내부에서 선회 유동하면서 낙하된다.
상기 원통부(100) 상부에는 상기 원통부(100)를 밀폐시킬 수 있도록 절연재질로 이루어진 덮개(300)가 부착되어 있다. 물론, 상기 덮개(300)가 생략되고 원통부(100) 상부가 밀폐형으로 이루어질 수 있으나, 덮개(300)를 별도로 구비시키는 것이 보수나 유지 관리 측면에서 보다 유리하다.
상기 가스배출관(400)은 내부가 비어 있는 긴 원통형으로, 전도성 재질로 이루어진다.
상기 가스배출관(400)은 상기 덮개(300)의 중앙부근에 위치하며, 일측 단부는 상기 덮개(300)를 관통하여 원통부(100) 외부로 돌출되고, 타측 단부는 상기 원통부(100)의 내부에 위치한다.
상기 원통부와 상기 가스배출관 사이 공간에는 다수의 액체공급부재가 배열되고, 상기 액체공급부재(500)는 액체주입관과 분사 노즐을 포함한다.
상기 액체공급부재는 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 4개 이상 구비될 수 있으며, 상기 원통부의 크기와 후술할 보조와이어(610)에 따라 개수가 달라질 수 있다.
본원발명의 일 실시예에 따른 액체공급부재는 제1액체공급부재(510), 제2액체공급부재(520), 제3액체공급부재(530), 및 제4액체공급부재(540)로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제1 액체공급부재(510)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제1 액체주입관(511)과 상기 제1 액체주입관(510)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제1 분사노즐(512)로 이루어져 있다.
제2 액체공급부재(520)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제2 액체주입관(521)과 상기 제2 액체주입관(520)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제2 분사노즐(522)로 이루어지며,제3 액체공급부재(530)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제3 액체주입관(531)과 상기 제2 액체주입관(520)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제3 분사노즐(532)로 구성되어 있다.
또 제1 내지 제3 액체공급부재(510, 520, 530)와 동일하게 제4 액체공급부재(540)도 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제4 액체주입관(541)과 상기 제4 액체주입관(540)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제4 분사노즐(542)로 이루어진다.
여기서, 상기 액체주입관(511, 521, 531, 541)은 이온화된 액체가 이동하는 통로로, 가늘고 긴 파이프 형태이다.
상기 액체주입관(511, 521, 531, 541)의 일측 단부와 연통되는 튜브(미도시)와 액체 공급 펌프(미도시)를 연결하여 상기 액체공급부재(500)에 액체를 간헐 또는 비간헐적으로 공급할 수 있다.
여기서, 상기 액체는 이온화될 수 있는 액체라면 특별히 제한하지 않지만 순수 물 혹은 물에 용해가 잘되는 이온액인 것이 바람직하다.
상기 각각의 분사노즐(512, 522, 532, 542)은 상기 각각의 액체주입관(511, 521, 531, 541)의 길이 방향을 따라 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상 구비될 수 있다.
또한 분사노즐의 노즐팁은 단면이 원형, 삼각형, 사각형, 다각형, 무정형 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 노즐팁일 수 있고, 노즐의 직경 범위는 0.02mm 내지 2mm일 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 액체공급부재(500)에 액체를 공급하면서 고전압을 인가하면, 원통부(100)의 내측 벽면과 액체공급부재 사이에 미세한 액적이 발생한다. 이와 같은 고전압을 이용한 정전분무방식(Electrospray)의 원리를 설명하면, 전도성 액체를 노즐에 통과시키면서 양(+)과 음(-)의 고전압을 인가하면 노즐과 액체속의 이온들이 척력과 인력에 의해 액체표면으로 이동하게 된다. 이때, 쿨롱반발력이 표면장력 이상의 힘이 되면 미세한 액적으로 분사되며, 전극에 걸리는 전압이 작을 경우 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력 보다 작기 때문에 액적이 분무되지 않지만, 전압을 증가시키게 되면 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력보다 커지게 되면서, 모세관 팁에서 액적이 분무되는 원리이다.
종래 액체 분무 방식을 이용한 집진 장치에서는 분무하는 액적이 크기 때문에 입경이 작은 입자를 포집하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 과량의 액체를 사용할 수밖에 없어 이로 인한 2차 처리비용이 증가한다는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에서는 상기와 같은 정전분무방식을 이용하여 액적을 발생시키기 때문에 액적의 직경이 매우 작고, 특히 발생된 액적은 노즐에 가한 극과 같은 극성을 띄며 매우 높은 하전량을 가지고 있어 액적간의 응집현상이 나타나지 않으므로 장시간 초기의 직경을 유지할 수 있어 0.1 ㎛ 이하의 입경을 갖는 미세입자도 포집하는 것이 가능하다.
한편, 제1 액체주입관(510), 제2 액체주입관(520), 제3 액체주입관(530) 및 제4 액체주입관(541)의 타측 단부에는 메인와이어(600)가 연결되고, 이러한 메인와이어(600)는 원형 또는 다각형일 수 있다.
또 메인와이어(600)에는 방전 효율이 극대화될 수 있도록 제1 전극 유도봉(601)이 부착되어 있다. 구체적으로, 제1 전극 유도봉(601)은 소정길이의 핀 형상이며, 원뿔부(200)를 향하도록 메인와이어(600)에 복수개가 소정 간격으로 서로 이격되어 배치된다.
상기 제1 전극 유도봉(601)은 간격을 자유롭게 조절할 수 있는 바, 원통부 내경을 크게 설계할 수 있고 결과적으로 공기정화장치의 용량도 증가시킬 수 있다.
상기 제1 전극 유도봉(601)은 내부식성이 있으며 전기 전도성이 있는 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 일예로 상기 제1 전극 유도봉(601)은 스테인레스 스틸로 형성될 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
상기 각각의 액체공급부재(510, 520, 530, 540)는 메인와이어(600)를 통해 전기적으로 연결된다.
상기 메인와이어에 (-) 전압을 인가하여 코로나 방전을 형성하면, 메인 와이어를 통과하는 입자상 오염물질을 (-)로 하전시키고, 하전된 입자상 오염물질은 쿨롱력에 의해 (+)를 띠는 원통부 내벽에 집진된다.
상기 구조에 의해, 1차적으로 정전분무방식에 의해 형성된 미세한 액적에 입자상 오염물질을 포집시키고, 미처 포집되지 못한 입자상 오염물질이 있더라도 가스배출관(400)으로 배출되기 전에 메인와이어(600)에서 다시 한 번 미세입자에 하전을 가함으로써 하전된 초미세입자는 사이클론 벽면과의 인력(attraction force)에 의해 상승 선회 기류 내에서 이탈시킴으로써 재 포집할 수 있는 바, 전체적인 집진 효율이 향상된다.
구체적으로 사이클론에 인입된 미세입자 중 2.5 ㎛ 크기 이상의 입자들은 정전분무 단계에서 대부분 포집이 되지만, 확실하게 집진되지 못한 0.3 ㎛ 이상 2.5 ㎛ 미만의 입자상 물질은 상기 구조에 의해 추가로 집진할 수 있다.
특히, 원통부 내벽에 집진된 입자상 오염물질은 정전분무에서 발생하는 액적이 세척하는 기능을 수행하기 때문에 별도의 탈착과정이 필요하지 않고, 게다가 메인 와이어(600)가 액체공급부재(500)를 서로 전기적으로 연결하기 때문에 다수의 액체공급부재 중 하나에만 전원이 공급되어도 운전이 가능하다는 이점이 있다.
상기 원통부(100)는 액체공급부재(500)와 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위하여 절연부재(700)가 더 구비된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 메인와이어(600)의 내부에는 제2 전극 유도봉(611)이 형성되어 있는 4개의 보조와이어(610)가 배치되어 있고, 도 3을 참조하면, 상기 메인와이어(600)의 중심부에 1개의 보조와이어(610)를 중심으로 3개 이상의 보조와이어(610)가 방사상 형태로 배치되어 있다.
메인와이어(600)만 구비될 경우 원통부(100)의 중심부를 통과하는 배기가스 중의 입자상 오염물질은 (-)로 하전되기 어려운 경우가 발생할 수 있다.
하지만, 도 2 및 3과 같이, 제2 전극 유도봉(311)이 구비된 보조와이어(610)를 메인와이어(600)내부에 복수개 구비하면 원통부(100)의 중심부도 균일하게 (-)전압을 인가시킬 수 있는 바, 원통부의 직경이 커져도 효율적인 전기집진 효과를 달성할 수 있다.
즉, 공기정화장치의 용량에 따라 보조와이어의 크기 및 개수를 조절하여 동일하게 높은 집진 효율을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 보조와이어(610)는 메인와이어(600)와 동일한 소재일 수 있고, 또 보조와이어(610)의 크기 및 개수는 공기정화장치의 크기에 따라 달라질 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 보조와이어(610)는 도 3에 도시된 바와 달리, 다각형일 수 있다. 예로서 상기 보조와이어(610)는 허니콤 모양, 나선형 및 방사형 중 어느 하나 이상의 형상일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면, 그리고 도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체공급부재와 메인와이어 및 보조와이어의 연결 형태를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 액체공급부재(500)를 따라 수직방향으로 메인와이어(600)를 2개 구비시키는 것도 가능하다. 물론 3개 이상의 메인와이어(600)가 구비될 수 있음은 자명하고, 이때 도 2 또는 도 3과 같은 형상들의 보조와이어(610)가 추가적으로 연결될 수도 있다.
게다가 도 5에 도시한 바와 같이, 보조와이어(610)에 구비된 제2 전극 유도봉(611)이 서로 다른 방향을 향하도록 구비될 수 있다. 구체적으로 일측은 원뿔부(200)를 향하고 타측은 보조와이어(610)의 중심부를 향할 수 있다.
상기와 같은 형상으로 제2 전극 유도봉(611)이 구비되면, 초미세입자가 한결 더 하전되기 쉽기 때문에 초미세입자의 집진 효율이 더욱 향상된다. 물론 도면에는 도시하지 않았지만, 메인 와이어(600)에 구비된 제1 전극 유도봉(601)도 제2 전극 유도봉(611)과 동일한 형상으로 구비될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 공기정화장치의 작동상태를 설명하는 개략도이다.
도 6을 참조하면, '+' 리드선(810)은 원통부(100), '-' 리드선(820)은 액체공급부재(500)에 연결하고 액체공급부재(500)에 액체를 공급하면서 고전압을 인가하면, 원통부(100)의 내측 벽면과 액체공급부재 사이에 미세한 액적이 발생한다.
상기 조작과 함께 또는 후에, 원통부(100) 측면 유입관(110)으로 배기가스를 유입시키면, 배기가스 내의 입자상 오염물질은 미세한 액적에 포집되어 액체배출구(210)로 배출된다. 또 미세한 액적을 통해 집진되지 못한 입자상 오염물질은 메인와이어 및 보조와이어의 전기집진에 의해 원통부(100) 및/또는 원뿔부(200) 내벽에 집진된 후, 액적과 함께 아래로 떨어져 액체배출구(210)를 통해 배출되는 한편, 입자상 오염물질이 제거된 가스는 가스배출관(400)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 정전분무를 위한 상기 고전압은 정전분무가 가능하며 절연재의 전열이 파괴되는 전압이라면 특별히 제한하지 않지만, 구체적으로 10kV 내지 50kV 일 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
본 발명 일 실시예에 의하면 1차적으로 사이클론 구조를 갖는 집진 장치에 정전분무를 이용하여 배기가스에 포함된 입자상 오염물질을 제거하고, 2차적으로 전기집진을 이용하여 정전분무 단계에서 제거되지 못한 입자상 오염물질을 제거할 수 있는 공기정화장치를 제공할 수 있다.
100 : 원통부
200 : 원뿔부
210 : 액체배출부
300 : 덮개
400 : 가스배출관
500 : 액체공급부재
510 : 제1 액체공급부재
511 : 제1 액체주입관 512 : 제1 분사노즐
520 : 제2 액체공급부재
521 : 제2 액체주입관 522 : 제2 분사노즐
530 : 제3 액체공급부재
531 : 제3 액체주입관 532 : 제3 분사노즐
540 : 제4 액체공급부재
541 : 제4 액체주입관 542 : 제4 분사노즐
600 : 메인와이어
601 : 제1 전극 유도봉
610 : 보조와이어
611 : 제2 전극 유도봉
700 : 절연부재
800 : 전원공급부
810 : '+' 리드선(810)
820 : '-' 리드선(820)

Claims (10)

  1. 입자상 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입관 (110)이 구비되며, 내부 공간이 형성되어 있는 원통부(100);
    상부는 상기 원통부(100)의 하부와 연결되고, 하부에는 액체배출구(210)가 구비되며, 내부 공간이 형성되어 있는 상광하협 구조의 원뿔부(200);
    상기 원통부(100) 상부에 구비되는 덮개(300);
    일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간에 위치하는 원통형 가스배출관(400);
    상기 원통형 가스배출관(400) 외주변에 배열된 복수개의 액체공급부재(500); 및
    상기 액체공급부재(500)를 연결하는 메인와이어(600)를 포함하며,
    상기 메인와이어(600)는 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체공급부재(500)는, 제1 액체공급부재(510), 제2 액체공급부재(520) 및 제3 액체공급부재(530)를 포함하되,
    제1 액체공급부재(510)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제1 액체주입관(511)과 상기 제1 액체주입관(511)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제1 분사노즐(512)로 이루어지고,
    제2 액체공급부재(520)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제2 액체주입관(521)과 상기 제2 액체주입관(521)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제2 분사노즐(522)로 이루어지고,
    제3 액체공급부재(530)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제3 액체주입관(531)과 상기 제3 액체주입관(531)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제3 분사노즐(532)로 이루어지고,
    상기 메인와이어(600)는 상기 제1 액체주입관(511), 제2 액체주입관(521) 및 제3 액체주입관(531)의 타측 단부를 연결하는 다각형인 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액체공급부재(500)는, 제1 액체공급부재(510), 제2 액체공급부재(520), 제3 액체공급부재(530) 및 제4 액체공급부재(540)를 포함하되,
    제1 액체공급부재(510)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제1 액체주입관(511)과 상기 제1 액체주입관(511)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제1 분사노즐(512)로 이루어지고,
    제2 액체공급부재(520)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제2 액체주입관(521)과 상기 제2 액체주입관(521)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제2 분사노즐(522)로 이루어지고,
    제3 액체공급부재(530)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제3 액체주입관(531)과 상기 제3 액체주입관(531)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제3 분사노즐(532)로 이루어지고,
    제4 액체공급부재(540)는, 일측은 상기 덮개(300)를 관통하여 외부로 돌출하고, 타측은 상기 원통부(100) 내부 공간까지 연장된 봉 형상의 제4 액체주입관(541)과 상기 제4 액체주입관(541)에 장착되어 상기 원통부(100) 내측을 향하도록 위치하는 제4 분사노즐(542)로 이루어지고,
    상기 메인와이어(600)는 상기 제1 액체주입관(511), 제2 액체주입관(521), 제3 액체주입관(531) 및 제4 액체주입관(541)의 타측 단부를 연결하는 다각형인 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인와이어(600) 내부에는 원형 또는 다각형으로 이루어진 3개 이상의 보조와이어(610)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조와이어(610)는, 1개의 원형 보조와이어(610)를 중심으로 3개 이상의 보조와이어(610)가 방사상 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 메인와이어(600)에는 원뿔부(200)를 향하는 1개 이상의 제1 전극 유도봉(601)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 보조와이어(610)에는 원뿔부(200)를 향하는 1개 이상의 제2 전극 유도봉(611)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통부(100)에는 '+' 리드선(810)이 연결되고, 상기 액체공급부재(500)에는 '-' 리드선(820)이 연결된 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통부(100)와 액체공급부재(500)가 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위하여 절연부재(700)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 정전분무와 전기집진을 이용한 공기정화장치.
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