KR102302381B1

KR102302381B1 - 전기집진기용 집진판

Info

Publication number: KR102302381B1
Application number: KR1020190132807A
Authority: KR
Inventors: 장경환; 정완영; 신승호; 최준식
Original assignee: 주식회사 국보화학
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-09-16
Also published as: KR20210048758A

Abstract

본 발명은 종래 FRP 전기집진판의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 표면의 평활도가 높아 분진의 흡착능이 우수하고, 얇고 가벼우며, 신속하게 제조할 수 있고, 도전체에 대한 탈착이 용이하며, 방전극도 철저히 보호될 수 있는 전기집진기용 집진판을 제공하려는 것으로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)제 시트의 편면에 탄소분말이 함유된 인쇄잉크로 단자가 연결된 도선과 이 도선에서 소정의 간격을 두고 분기되는 복수의 방전극을 실크스크린 인쇄하고, 상기 단자를 제외한 도선과 방전극이 인쇄된 상기 기판 위에 자외선 경화수지를 도포한 후 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 보호시트를 적층하고 자외선을 조사하여 접합한 전기집진기용 집진판을 특징으로 한다.

Description

전기집진기용 집진판{Dust Collector For Electrical Dust Precipitator}

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본 발명은 얇고 가벼우면서도 표면의 평활도가 우수하며, 제작 및 전극채널에 대한 탈착도 용이한 전기집진기용 합성수지 시트제 박형(薄形)집 진판에 관한 것이다.

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정전기는 전하가 정지 상태로 있어 전하의 분포가 시간적으로 변화하지 않는 전기이다. 물체를 구성하는 원자핵의 주변에는 전자들이 돌고 있는데, 이 전자들은 마찰을 통해 다른 물체로 이동한다. 인체 또한 주변의 물체들과 접촉이 일어날 때마다 전자를 주고받게 되고, 이 과정에서 전기가 조금씩 저장되는데, 적정 한도 이상 전기가 쌓이면 적절한 유전체에 닿았을 때 순식간에 불꽃을 튀며 이동하게 된다. 이 현상이 일상 생활에서 겪게 되는 정전기현상이며, 정전 집진기는 이런 정전기현상을 응용한 것이다. 정전 응집 작용을 이용한 전기집진기는 2단 전하식이며, 분진 입자의 하전과 집진이 2개의 전계로 나뉘어 이루어진다. 분진은 12,000~15,000V의 강한 코로나 방전을 통해서 플러스 전기를 띠고, 다음에 3,000~8,000V의 직류 전압을 가진 마이너스의 전극판에 흡착 되어 기체가 정화된다. 전기집진기에 있어서, 방전극은 집진성능을 좌우하는 가장 핵심적인 구성요소이다. 통상의 방전극은 1.3~4mm 정도의 직경을 가진 복수의 철선 이나 이에 준하는 폭을 가진 복수의 띠강판제이며, 집진판에 흡착된 분진은 가격 또는 진동시켜 제거하게 된다.
이런 류의 종래 집진판은 무겁고, 부피가 커 설계용량에 관계없이 전기집진기의 외형도 커질 수밖에 없으며, 부식성 노출형 방전극 또는 집진판의 경우 세척은 절대 금물이다.
이 점을 고려한 것이 FRP제 전기집진판이다. FRP제 집진판은 유리섬유매트에 수지를 도포하고 탄소분말을 살포하거나 탄소매트를 적층하여 FRP판에 도전성을 부여한 것으로, 공개특허 제10-1999-0073307호가 대표적이다.
이 선행기술은 도전성 카본매트의 편면에 카본분말이 혼합된 수지를 도포하여 유리섬유매트를 적층 접합한 후 유리섬유매트의 표면에 수지를 도포한다.
그리고 제1 집진판재에 도전성 카본매트의 편면에 카본분말이 혼합된 수지를 도포하여 유리섬유매트를 적층 접합한 제2 집진판재를 적층하고, 로울러 사이를 통과시켜 접합한 FRP제 전기집진판이다.
그러나, 상기 선행기술은 카본매트의 도전성만으로도 고압방전이 충분할터임에도 카본분말이 함유된 수지로 카본매트와 유리섬유매트를 접합하는 것은 카본 낭비로 연결된다. 또, 접착제인 수지층을 제외한 유리섬유매트 - 카본매트 - 유리섬유 매트 - 카본매트 - 유리섬유매트로 이뤄진 FRP제 집진판은 판당 제조시간이길어 양산체제에 부적합하고 제조원가도 높다. 또한, 겉으로 드러난 유리섬유매트의 표면이 거칠기 때문에, 다시말해서 집진판의 평활도가 낮기 때문에 집진효율이 낮고, 틈새에 분진이 낄 개연성도 높아 표면에 물을 뿌려도 분진이 깔끔하게 제거되지 않는다. 게다가, 무겁고, 사용 중에 하자가 발생한 집진판을 교체하기도 어렵다.

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공개특허 제10-1999-0073307호

본 발명은 표면의 평활도가 높아 분진의 흡착능이 우수하고, 얇고 가벼우며, 신속하게 제조할 수 있고, 도전체에 대한 탈착이 용이하며, 방전극도 철저히 보호될 수 있는 전기집진기용 집진판을 제공하려는 것이다.

위 과제는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)제 시트의 편면에 탄소분말이 함유된 인쇄잉크로 단자가 연결된 도선과 이 도선에서 소정의 간격을 두고 분기되는 복수의 방전극을 실크스크린 인쇄하고, 상기 단자를 제외한 도선과 방전극이 인쇄된 상기 시트 위에 자외선 경화수지를 도포한 후 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 보호시트로 피복하고 자외선을 조사하여 접합한 전기집진기용 집진판으로 달성할 수 있다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트제 시트 및 보호시트는 PE, PP 등의 수지제 시트에 비해 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간 줄어들 정도로 온도편차가 적다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 시트 및 보호시트의 두께는 0.05~1mm가적합하고, 투명할수록 완성된 집진판의 방전극과 도선의 상항을 육안으로 확인하는 데 유리하다. 방전극은 0.2mm의 선폭으로 좁게 인쇄할 수 있으므로 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 시트의 면적당 방전극의 수를 극대화시킬 수 있으며, 단자가 포함된 도선과 복수의 방전극을 실크스크린인쇄함으로써 완성된 집진판의두께도 최소화할 수 있다.
또, 단자를 포함한 도선에 직결된 복수의 방전극이 인쇄된 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 시트 및 보호시트는 일반 수지용 접착제로는 접착되지 않고, 설령 접착이 가능한 접착제라도 경화에 꽤 오랜 시간이 걸리는 수지시트용 접착제와는 달리 자외선 경화수지는 단 1,2초에 불과한 극히 짧은 시간의 자외선 조사로 빈틈없이 접합할 수 있다.

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PE, PP 등의 수지제 시트에 비해 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간 줄어들 정도로 온도편차가 적은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트와 및 보호시트을 집진판재로 사용함으로써 종래의 FRP제 집진판보다 훨씬 얇으면서도 튼튼하여 배가스의 기류에도 너풀거리지 않고, 표면 평활도가 우수하며, 내열성과 강성및 전기적 특성이 우수한 합성수지 시트제 집진판을 제공할 수 있다. 또, 방전극의 선폭을 아주 좁게 실크스크린인쇄로 형성함에 따라 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트의 면적당 방전극수를 최대한 늘릴 수 있고, 이에 따라 소수의 집진판으로도 충분한 집진성능을 발휘할 수 있는 전기집진기의 소형화설계도 가능하다. 또, 단자를 포함한 도선에 직결된 복수의 방전극이 인쇄된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트와 그 보호시트를 자외선 경화수지로 1,2초라는 극히 짧은 시간 자외선에 노출시켜 빈틈없이 접합할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전기집진기용 집진판의 부분 절개 정면
도 2는 전기집진기의 도전체에 집진판을 장착한 경우의 부분 생략 부
분 발췌 정면도
도 3은 도 2의 I-I선 절단면 확대도

도 1에서, 바람직한 실시예에 의한 본 발명의 전기집진기용 집진판(1)은 시트(2)와 도선(3,3a)과 단자(4,4a), 방전극(5,5a) 그리고 자외선 경화수지(6), 및 보호시트(7)로 구성된다. 상기 시트(2)는 가로 200mm, 세로 215mm, 두께 0.125mm의 사각형 투명한 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 시트에 근거한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 시트는 PE, PP 등의 수지제 시트에 비해 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간 줄어들 정도로 온도편차가 미미하다.
상기 시트(2)는 두께 1mm 이하, 바람직하게는 0.125mm 정도가 바람직하다. 이 정도의 두께만으로도 충분한 강도와 평활도를 얻을 수 있기 때문이다. 이런 점을 감안하면 두께에 따라서는 시트라기보다 필름이라는 표현이 더 어울릴 수도 있다. 상기 시트(2)의 두께는 1mm를 넘어도 되지만, 제조 원가 상승이 부담스럽고, 보호시트(7)와 합쳤을 때 불필요하게 두꺼워져 투박스럽다. 도선(3,3a)과 단자(4,4a) 및 방전극(5,5a)은 탄소분말이 함유된 인쇄잉크로 상기 시트(2)의 편면에 실크스크린인쇄한 것이다. 실크스크린인쇄된 도선(3,3a)과 단자(4,4a) 및 방전극(5,5a)의 두께는 80㎛ 안팎으로, 종래의 철선이나 띠강판에 비하면 육안으로는 도저히 그 두께를 확인할 수 없을 정도로 매우 얇다. 그래서 나중에 도선(3,3a)과 단자(4,4a) 및 방전극(5,5a)을 상기 시트(2)와 대등한 두께의 보호시트(7)로 피복하여 접합해도 표가 나지 않는다. 도선(3,3a)의 기단은 단자(4,4a)를 통해 각기 통전되도록 직결되어 있다. 일측 도선(3)은 상기 시트(2)의 상변 쪽에 수평으로 위치하고, 타측 도선(3a)은 상기 시트(2)의 우측변에서 약간의 여백을 두고 형성된 수직선과 상기 수직선의 하단에서 상기 도선(3)과 평행하도록 직각으로 연결된 수평선으로 이뤄진 엘(L)형이다.
상기 도선(3)의 우측단은 도선(3a)의 수직선에서 이격시켜 통전되지 않게 한다. 양측 도선(3,3a)간의 통전으로 인한 쇼트를 방지하기 위해서다. 방전극(5)은 상기 도선(3)의 하변에서 그 길이방향을 따라 일정한 피치로 평행하게 수직으로 뻗었고, 상기 도선(3a)의 수평선에서 도출된 방전극(5a)은 상기 방전극(5) 사이의 정중앙에 위치한다. 그리고, 각 방전극(5)의 하단은 도선(3a)의 상변에서 떨어졌고, 모든 방전극(5a)의 상단은 도선(3)의 하변에서 떨어졌다. 이는 양측 방전극(5,5a)의 상호 통전으로 인한 쇼트현상을 방지하여 정전기량을 극대화하기 위해 필수불가결한 조건이다.
도시예는 도선(3,3a)의 선폭은 5mm, 방전극(5,5a)의 선폭은 0.2mm, 각 도선(3)(3a)의 좌우 여백을 5mm로 가정했을 때, 여백을 제외한 유효면적에 수용가능한 방전극(5,5a)은 공히 90개를 넘을 정도로 막대하다. 통전시 코로나방전현상은 각 방전극(5,5a)의 단부 쪽에서 일시에 발생하며, 이때 발생하는 정전기량은 실로 막대하다. 그래서 집진성능이 획기적으로 향상될 수 있는 것이다. 그것도 단일 집진판에서의 일이니, 가히 획기적인현상이라고 해도 과언이 아니다. 방전극(5,5a)이 근접 배치되어도 자외선 경화수지(6)의 유전율이 극미하기 때문에 스파크현상이 일어나지 않는다. 자외선 경화수지(6)는 자동수지도포기를 이용하여 단번에 도포하고, 그러자마자 보호시트(7)을 적층한 후 곧바로 자외선 조사기를 통과시켜 경화한다.
자외선 경화수지(6)는 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 폴리에스터 수지에 여러 가지의 아크릴 단위체와 자외선 경화 촉매를 배합해 만든 것으로, 1,2초라는 매우 짧은 시간 자외선을 조사하면 곧바로 경화되는 접착제이다. 그러나 에폭시수지는 표면이 1가지의 원소로만 이루어져서 극성을 띠지 않는 PE, PP, 규소수지와 불소수지에는 잘 달라붙지 않는다. 자외선 경화수지(6)의 속경성을 통해 집진판의 제조능률이 향상되고, 단분자가 고분자로 융합되므로 상기 시트(2)와 보호시트(7) 사이에 기포가 남지않게 밀착 접합되므로 집진판의 접합품질도 향상된다. 상기 자외선 경화수지(6)는 단자(4,4a)를 제외한 부분 전반에 걸쳐 도포한다.
단자(4,4a)가 가려지면 통전불능사태에 직면하기 때문에 그렇게 하는 것이다. 상기 보호시트(7)는 상기 시트(2)에 준하되, 상기 단자(4,4a)를 제외하고 도선(3,3a)과 방전극(5,5a)을 덮어 보호할 수 있는 규격으로 한다.
보호시트(7)는 인접한 방전극(5,5a)간의 유전을 차단하는 동시에 양측 방전극(5,5a)간에 분진을 매개로 유전되는 것을 차단하여 전기적으로 안정시키는 부동태화피막(Passivation)이다. 이렇게 제조된 본 발명의 전기집진기용 집진판은 시트(2)와 보호시트(7)에 자외선 경화수지(6) 층을 합해도 0.5mm 정도로 매우 얇지만 정전기량은 대폭 늘어나므로 같은 용량의 전기집진기의 경우 외형 축소 설계가 가능하고, 이에 따른 경량화와 염가제공이 가능해진다. 또, 방전극(5,5a)이 보호시트(7)에 의해 공기와 차단되므로 스파크현상도 방지된다. 도 2와 도 3에서, 상기 집진판(1)은 평평한 상태로 클립형 도전챔버 (8,9)에 단자(4,4a)를 끼워 물리는 것으로 간단히 설치할 수 있고, 전기집진기 조립 과정에서 하자가 발견된 집진판, 또는 전기집진기 운용 중에 문제가 발생한 집진판을 떼어내고 신품으로 간단히 교체할 수 있다.
도면 부호(10,11)은 복수의 상기 도전챔버(8,9)를 소정의 간격으로 부착하여 지지하는 봉형 개별 도체를 표시한다.

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1: 집진판 2: 기판
3,3a: 도선 4,4a: 단자
5,5a: 전극 6: 자외선 경화수지
7: 보호시트

Claims

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)제 시트의 편면에 탄소분말이 함유된 인쇄잉크로 단자가 연결된 도선과 이 도선에서 소정의 간격을 두고 분기된 복수의 방전극을 실크스크린 인쇄하고, 상기 단자를 제외한 도선과 방전극이 인쇄된 상기 시트 위에 자외선 경화수지를 도포한 후 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 보호시트를 적층하고 자외선을 조사하여 접합한 것을 특징으로 하는 전기집진기용 집진판.
제1항에 있어서, 도선은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)제 시트의 상변 쪽에 위치하는 수평형 도선과, 상기 시트의 우측변과 하변에 걸쳐 직각으로 연결되어 위치하는 엘(L)형 도선으로 이뤄지되, 양측 도선이 통전되지 않도록 이격시킨 것을 특징으로 하는 전기집진기용 집진판.
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