KR102287037B1 - 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배가스의 냉각방식에 비해 상대적으로 소모되는 에너지를 줄일 수 있고, 배가스의 압력 손실을 줄일 수 있으며, 배가스에 포함된 미세먼지를 함께 제거할 수 있는 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기는, 배가스가 상하면 또는 양측면을 통과하여 배출되도록 하는 소정 크기의 본체; 상기 본체의 내부에 설치되면서 상기 배가스가 통과하는 유로를 형성하고, 오염물질이 흡착되도록 +전하가 인가되는 집진유닛; 상기 집진유닛의 내측에 설치되면서 -전하가 인가되어 상기 배가스에 포함된 오염물질을 코로나 방전을 통해 상기 집진유닛에 흡착시키는 방전모듈; 및 상기 본체의 측면에 설치되면서 상기 집진유닛의 외측으로 외기를 송풍하여 상기 집진유닛의 내부를 통과하는 상기 배가스를 냉각시키는 냉각팬을 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

Description

응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기{Condenser Type Electric Dust Collector for Reducing White Smoke and Fine Dust}

본 발명은 응축기형 백연 저감용 전기집진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배가스에 포함된 수분으로 인해 발생하는 백연을 제거하여 백연으로 인한 시각적인 불쾌감을 감소시키고, 이와 동시에 백연에 포함된 오염물질을 제거하는 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기에 관한 것이다.

일반적으로 백연(white smoke)은 주로 겨울철에 고온 기체상태의 수분이 낮은 외기와 접촉하게 되면서 온도가 낮아져 연기와 같이 육안으로 식별 가능한 형태로 공기 중에 발생하게 된다.

이러한 백연은 대부분이 수분이기는 하지만 배가스의 오염물질이 농축되어 있어 주변 환경을 오염시키는 요인이 되고, 또한 시각적으로도 매연을 연상케 하여 많은 민원이 발생하는 등의 문제가 있다.

따라서 배가스로 인해 백연이 발생하지 않도록 하는 다양한 장치가 개발되고 있는데, 이러한 목적의 종래기술로는 공개특허공보 제2018-0079492호의 냉각장치를 포함하는 집진시스템(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 집진시스템은, 집진기; 상기 집진기에 연결되고, 상기 집진기로부터 배출된 가스의 백연을 포집하기 위한 백연 포집부와, 상기 백연 포집부에 냉각수를 제공하기 위한 냉각부를 포함하는 냉각장치; 및 상기 집진기와 연결되고 상기 집진기로부터 배출된 가스를 상기 백연 포집부에 제공하는 제1 배출관과, 상기 백연 포집부에 연결되고 상기 백연 포집부로부터 배출된 가스를 외부로 배출시키는 제2 배출관으로 이루어진 배출관을 포함하여 구성된다.

그러나 상기 특허문헌에 개시된 집진시스템은, 백연을 저감시키기 위해 냉각장치가 별도로 구비되고, 이를 통해 고온의 배가스를 소정 온도로 냉각시킨 다음 외부로 배출하는 것으로, 이 경우 냉각장치를 별도로 설치하기 위한 공간적인 제약이 발생하고, 또한 배가스를 냉각시키기 위한 많은 에너지가 소모되며, 이와 동시에 배가스의 배출 압력이 손실되므로 배가스의 원활한 배출을 위해 배기팬 등을 추가로 설치해야 하는 문제가 있다.

따라서 배가스의 냉각방식에 비해 상대적으로 소모되는 에너지를 줄일 수 있고, 배가스의 압력 손실을 줄일 수 있으며, 배가스에 포함된 미세먼지를 함께 제거할 수 있도록 구조가 개선된 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기의 개발이 요구된다.

KR 10-2018-0079492 A (2018. 07. 11.) KR 10-1825639 B1 (2018. 01. 30.) KR 10-1661304 B1 (2016. 09. 23.) KR 10-1535232 B1 (2015. 07. 02.) KR 10-2015-0049863 A (2015. 05. 08.) KR 10-0375555 B1 (2003. 02. 26.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 백연 저감용 전기집진장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배가스의 냉각방식에 비해 상대적으로 소모되는 에너지를 줄일 수 있고, 배가스의 압력 손실을 줄일 수 있으며, 배가스에 포함된 미세먼지를 함께 제거할 수 있는 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기는, 배가스가 상하면 또는 양측면을 통과하여 배출되도록 하는 소정 크기의 본체; 상기 본체의 내부에 설치되면서 상기 배가스가 통과하는 유로를 형성하고, 오염물질이 흡착되도록 +전하가 인가되는 집진유닛; 상기 집진유닛의 내측에 설치되면서 -전하가 인가되어 상기 배가스에 포함된 오염물질을 코로나 방전을 통해 상기 집진유닛에 흡착시키는 방전모듈; 및 상기 본체의 측면에 설치되면서 상기 집진유닛의 외측으로 외기를 송풍하여 상기 집진유닛의 내부를 통과하는 상기 배가스를 냉각시키는 냉각팬을 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 본체가 상하면이 개방된 사각 박스 모양으로 형성되는 소정 크기의 케이스; 상기 케이스의 내측 상부에 설치되어 공간을 구획하는 소정 크기의 상판; 및 상기 케이스의 내측 하부에 설치되어 공간을 구획하는 소정 크기의 하판을 포함하고, 상기 케이스에는, 양측면에 상기 상, 하판에 의해 구획되는 내부 공간으로 연통되는 소정 크기의 개구부가 형성되며, 상기 상, 하판에는, 상기 집진유닛이 설치되는 소정 지름의 관통공이 복수 개 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 집진유닛이 원통 모양으로 소정 길이를 가지는 소정 지름의 집진튜브; 및 상기 집진튜브의 길이를 따라 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 방열판을 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 방전모듈이 수평으로 소정 길이를 가지는 설치대; 및 일단이 상기 설치대에 고정되고, 타단이 상기 집진튜브의 내부 중앙 쪽에 삽입되도록 소정 길이를 가지는 복수 개의 방전극을 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 복수 개의 방전극의 양측면에 상하 길이를 따라 복수 개의 방전돌기가 돌출 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배가스가 배출되는 튜브 형상의 유로형성부의 내측에 방전극이 각각 설치되고, 상기 유로형성부의 외측면을 외기로 냉각시키는 복수 개의 냉각팬이 설치되는 전기집진기로 구성됨으로써, 배가스에 포함된 오염물질이 고전압 방전을 통해 제거될 수 있고, 이와 동시에 배가스가 유로형성부를 통과하는 과정에서 자연스럽게 냉각되어 백연이 저감될 수 있으며, 그 결과 전기집진기와 백연 저감용 냉각장치를 별도로 설치할 필요가 없는 장점이 있다.

또한, 방전극이 나선형으로 형성됨에 따라 배가스가 나선형 방전극에 의해 회전 와류가 유도되고, 이를 통해 배가스에 입자상태로 응축되어 포함되는 백연이 미세먼지 등의 오염물질과 함께 원심력에 의해 자연스럽게 튜브본체의 내측면에 접촉되도록 흐름이 유도되면서 튜브본체의 내측면에 오염물질이 더욱 쉽게 흡착되어 분리될 수 있으며, 그 결과 전기집진기의 집진 성능과 백연 저감 성능이 향상되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기의 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 분리 사시도.
도 3은 도 1의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 본체의 예를 보인 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 냉각튜브의 예를 보인 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 냉각튜브의 다른 실시예를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 방전모듈의 예를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기가 사용되는 예를 보인 도면.
도 10은 본 발명에 따른 방전극의 다른 실시예를 보인 도면.
도 11은 도 10에 따른 방전극이 적용된 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기가 사용되는 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 배가스의 냉각방식에 비해 상대적으로 소모되는 에너지를 줄일 수 있고, 배가스의 압력 손실을 줄일 수 있으며, 배가스에 포함된 미세먼지를 함께 제거할 수 있는 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10), 유로형성부(20), 방전모듈(30) 및 냉각팬(40A, 40B)을 포함한다.

본체(10)는 후술되는 집진유닛(20), 방전모듈(30) 및 냉각팬(40A, 40B)이 설치되는 구성이다.

이러한 본체(10)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상하면이 개방된 사각 박스 모양으로 형성되는 소정 크기의 케이스(11)와, 상기 케이스(12)의 내측 상부에 설치되어 공간을 구획하는 사각 판 모양의 상판(12) 및 상기 케이스(11)의 내측 하부에 설치되어 공간을 구획하는 사각 판 모양의 하판(13)을 포함한다.

그리고 케이스(11)의 양측면에는 상, 하판(12, 13)에 의해 구획되는 내부 공간으로 연통되는 소정 크기의 개구부(11A)가 형성되고, 이를 통해 후술되는 냉각팬(40A, 40B)에 의해 외기가 케이스(11)의 내부 공간을 통과하여 흐르게 된다.

또한, 상, 하판(12, 13)에는 도 4에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지는 복수 개의 관통공(H)이 형성되고, 상기 상, 하판(12, 13)에 형성된 관통공을 수직으로 연결하도록 후술되는 집진유닛(20)의 집진튜브(21)가 설치되며, 이를 통해 케이스(11)의 상, 하면을 통과하여 배출되는 배가스와 개구부(11A)를 통해 내부를 통과하는 외기가 서로 혼입되지 않고 직교하여 흐르도록 격리된 유로가 형성되게 된다.

집진유닛(20)은 본체(10)의 상, 하판(12, 13)에 형성된 관통공(H)에 삽입되어 배가스가 통과하는 유로를 형성하는 구성이다.

이러한 집진유닛(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 소정 지름과 길이를 가지는 원통 모양의 집진튜브(21)와, 상기 집진튜브(21)의 길이를 따라 외측면에 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 방열판(22, 22')을 포함한다.

여기서 방열판(22, 22')은 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 집진튜브(21)에 따로 설치되면서 소정 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되는 방열판(22)으로 구성되거나, 또는 도 7에 도시된 바와 같이 복수 개의 집진튜브(21)가 하나로 구성되도록 소정 크기를 가지는 사각 판 모양의 방열판(22')으로 구성될 수 있다.

그리고 집진튜브(21)의 일단에는 배가스의 오염물질이 코로나 방전을 통해 내측면에 흡착되도록 +전하를 인가하는 전선(도시하지 않음)이 연결된다.

방전모듈(30)은 집진유닛(20)의 집진튜브(21) 내부에서 코로나 방전을 일으켜 배가스 중에 포함된 미세먼지 등의 오염물질이 집진튜브(21)의 내측면에 흡착되도록 하는 구성이다.

이러한 방전모듈(30)은 수평으로 소정 길이를 가지는 설치대(31)와, 일단이 상기 설치대(31)에 고정되고, 타단이 상기 집진튜브(21)의 내부 중앙 쪽에 삽입되도록 소정 길이를 가지는 복수 개의 방전극(32)을 포함한다.

그리고 방전극(32)에는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 양측면에 상하 길이를 따라 삼각 돌기 모양으로 돌출되는 복수 개의 방전돌기(32A)가 구비되고, 이러한 방전극(32)의 일단에는 도 9에 도시된 바와 같이 직류 고전압발생기(33)와 연결되어 -전하가 인가되게 된다.

이때 방전돌기(32A)는 방전극(32)의 양측에 서로 엇갈리게 위치되도록 구성되거나 또는 동일한 위치에 한 쌍씩 복수 열로 형성될 수 있다.

또한, 방전극(32)은 소정 지름을 가지는 봉 형상으로 형성될 수 있고, 또 다르게는 소정 두께를 가지는 바 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 방전모듈(30)을 통해 도 9에 도시된 바와 같이 집진튜브(21)의 일측에서 타측으로 배가스가 통과하는 과정에서 방전극(32)을 통해 인가되는 -전하와 집진튜브(21)에 인가되는 +전하로 인해 코로나 방전이 발생하게 되고, 이를 통해 배가스에 포함된 오염물질이 집진튜브(21)의 내측면에 흡착되게 되며, 그 결과 오염물질이 제거된 청정가스가 외부로 배출되게 된다.

또한, 배가스는 집진튜브(21)를 통과하는 동안 외기로 냉각된 집진튜브(21)에 의해 자연스럽게 냉각되게 되고, 이에 의해 외부로 배출되는 배가스의 온도와 실외 온도차로 인해 발생하는 백연이 저감되게 된다.

위에서는 방전극(32)이 봉 형상 또는 바 형상으로 형성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 도 10에 도시된 바와 같이 나선 모양을 가지는 소정 두께의 바 형상으로 형성되고, 이에 의해 방전돌기(32A)가 방전극(32)의 길이를 따라 자연스럽게 방사상으로 배열되도록 구성될 수 있다.

이때 방전돌기(32A)는 나선 모양의 방전극(32)을 따라 방사상으로 30 ~ 120° 간격을 두고 배치되도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해 도 11에 도시된 바와 같이 배가스가 집진튜브(21)를 통과하는 과정에서 방전극(32)의 나선 모양을 따라 회전 와류가 발생하게 되고, 이에 의해 배가스에 포함된 고체상태의 오염물질이 원심력에 의해 집진튜브(21)의 내측면에 더욱 쉽게 흡착되면서 집진 성능이 향상될 수 있으며, 또한, 방사상으로 배열된 방전돌기(32A)를 통해 코로나 방전이 방사상으로 발생하게 되면서 배가스의 오염물질 제거 효율이 더욱 향상되게 된다.

냉각팬(40A, 40B)은 본체(10)에 설치되어 개구부(11A)를 통해 외기가 통과하도록 하여 집진튜브(21)를 냉각하는 구성이다.

이러한 냉각팬(40A, 40B)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 케이스(11)의 개구부(11A) 양측에 각각 설치되고, 이중 일측 냉각팬(40A)은 케이스(11)의 내측으로 외기를 공급하도록 설치되며, 타측 냉각팬(40B)은 케이스(11) 내부의 공기를 외부로 배출시키도록 설치될 수 있다.

그리고 냉각팬(40A, 40B)은 개구부(11A)의 크기에 맞추어 소정 크기를 가지는 하나의 냉각팬(40A, 40B)으로 구성되거나 또는 소정 크기를 가지는 복수 개의 냉각팬(40A, 40B)이 개구부(11A)를 커버하도록 구성될 수 있다.

이때 복수 개의 냉각팬(40A, 40B)이 개구부(11A)를 커버하도록 구성되면, 사용 간에 일부의 냉각팬(40A, 40B)이 고장 나더라도 집진튜브(21)의 냉각을 지속할 수 있게 되고, 이를 통해 전기집진기의 연속 가동이 담보되게 된다.

이상 설명한 바와 같이 배가스가 배출되는 튜브 형상의 유로형성부의 내측에 방전극이 각각 설치되고, 상기 유로형성부의 외측면을 외기로 냉각시키는 복수 개의 냉각팬이 설치되는 전기집진기로 구성됨으로써, 배가스에 포함된 오염물질이 고전압 방전을 통해 제거될 수 있고, 이와 동시에 배가스가 유로형성부를 통과하는 과정에서 자연스럽게 냉각되어 백연이 저감될 수 있으며, 그 결과 전기집진기와 백연 저감용 냉각장치를 별도로 설치할 필요가 없게 된다.

또한, 방전극이 나선형으로 형성됨에 따라 배가스가 나선형 방전극에 의해 회전 와류가 유도되고, 이를 통해 배가스에 입자 상태로 응축되어 포함되는 백연이 미세먼지 등의 오염물질과 함께 원심력에 의해 자연스럽게 튜브본체의 내측면에 접촉되도록 흐름이 유도되면서 튜브본체의 내측면에 오염물질이 더욱 쉽게 흡착되어 분리될 수 있으며, 그 결과 전기집진기의 집진 성능과 백연 저감 성능이 향상되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

10: 본체 11: 케이스
11A: 개구부 12: 상판
13: 하판 20: 집진유닛
21: 집진튜브 22, 22': 방열판
30: 방전모듈 31: 설치대
32, 32': 방전극 32A: 방전돌기
33: 고전압발생기 40A, 40B: 냉각팬
H: 관통공

Claims (5)

1. 배가스가 상하면 또는 양측면을 통과하여 배출되도록 하는 소정 크기의 본체(10);
   상기 본체(10)의 내부에 설치되면서 상기 배가스가 통과하는 유로를 형성하고, 오염물질이 흡착되도록 +전하가 인가되는 집진유닛(20);
   상기 집진유닛(20)의 내측에 설치되면서 -전하가 인가되어 상기 배가스에 포함된 오염물질을 코로나 방전을 통해 상기 집진유닛(20)에 흡착시키는 방전모듈(30); 및
   상기 본체(10)의 측면에 설치되면서 상기 집진유닛(20)의 외측으로 외기를 송풍하여 상기 집진유닛(20)의 내부를 통과하는 상기 배가스를 냉각시키는 냉각팬(40A, 40B);
   을 포함하고,
   상기 집진유닛(20)은,
   소정 길이를 가지는 소정 지름의 집진튜브(21); 및
   상기 집진튜브(21)의 길이를 따라 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 방열판(22, 22');
   을 포함하며,
   상기 방전모듈(30)은,
   수평으로 소정 길이를 가지는 설치대(31); 및
   일단이 상기 설치대(31)에 고정되고, 타단이 상기 집진튜브(21)의 내부 중앙 쪽에 삽입되도록 소정 길이를 가지는 복수 개의 방전극(32);
   을 포함하고,
   상기 복수 개의 방전극(32)은,
   나선 모양을 가지는 소정 두께의 바 형상으로 형성되고, 양측면에 상하 길이를 따라 복수 개의 방전돌기(32A)가 돌출 형성되며,
   상기 복수 개의 방전돌기(32A)는,
   나선 모양을 따라 방사상으로 30 ~ 120°간격을 두고 배치되고,
   상기 복수 개의 방전극(32)을 통해 배가스가 상기 집진튜브(21)를 통과하는 과정에서 상기 복수 개의 방전극(32)의 나선 모양을 따라 회전 와류가 발생되어 배가스에 포함된 고체상태의 오염물질이 원심력에 의해 집진튜브(21)의 내측면에 흡착되도록 유도되는 것을 특징으로 하는 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체(10)는,
   상하면이 개방된 사각 박스 모양으로 형성되는 소정 크기의 케이스(11);
   상기 케이스(11)의 내측 상부에 설치되어 공간을 구획하는 소정 크기의 상판(12); 및
   상기 케이스(11)의 내측 하부에 설치되어 공간을 구획하는 소정 크기의 하판(13);
   을 포함하고,
   상기 케이스(11)에는,
   양측면에 상기 상, 하판(12, 13)에 의해 구획되는 내부 공간으로 연통되는 소정 크기의 개구부(11A)가 형성되고,
   상기 상, 하판(12, 13)에는,
   상기 집진유닛(20)이 설치되는 소정 지름의 관통공(H)이 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 응축기형 백연 및 미세먼지 저감용 전기집진기.
   
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