KR20150045068A - 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치 - Google Patents

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Abstract

1차로 유동 공기의 와류 현상을 이용하여 비교적 큰 입자의 먼지를 제거하고 2차로 전기집진 수단을 이용하여 미세 먼지를 제거함과 아울러, 소형화와 경량화를 달성한 개선된 구조의 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치가 개시된다. 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치는 상하부가 개구된 중공 형상으로 이루어지고 내부 중공부가 원형 단면을 이루며 측방향 둘레를 따라 상기 내부 중공부와 구획되어 집진 모듈을 수용하는 수용부가 형성되며 상기 수용부에서 외부와 연통되게 공기 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 상측 개구부에 결합되며 상부에 공기 유입구가 형성되고 내부에 팬을 구비하여 상기 하우징의 내부 중공부로 공기를 강제 송풍시키는 유입부와, 상기 하우징의 하측 개구부에 결합되고 상기 하측 개구부를 유동하는 공기를 상기 수용부로 연통시키며 하부에 이물질을 수용하는 이물질 수용부가 형성된 포집부와, 상기 수용부에 구비되며 전압의 인가에 따라 이를 통과하는 공기에 포함된 흄을 하전시켜 집진하는 집진 모듈을 포함한다. 따라서, 집약적인 구조로 이루어져 컴펙트한 설계가 가능하며, 원통형 구조에 내장된 사이클론 방식의 1차 여과 수단과, 전기집진 방식의 2차 여과 수단을 통과하면서 비교적 작은 부피로도 높은 집진 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치{ELECTROSTATIC PRECIPITATOR WITH CYCLONE STRUCTURE}

본 발명은 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박 블록의 용접 작업 시 발생되는 먼지를 효율적으로 포집하여 제거하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기집진 장치는 일 측 방향에서 유입되는 오염된 공기에 포함된 미세 먼지 등을 정화시켜 타 측 방향으로 배출시키도록 구성되는 것으로서, 고전압의 인가에 따라 발생하는 코로나 방전을 통해 생성된 전하와 결합되도록 하여 미세 먼지를 하전 시킴으로써 포집이 이루어진다.

도 1은 일반적인 전기집진기에서 방전극을 통한 미세 입자의 이온화 과정을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 인입부에서 고전압을 인가받아 유입되는 외부 공기 중 미세 분진은 방전극(Discharge Electorde)을 통해 음전하를 띠게 된다. 음전하를 띠게 된 분진은 집진전극(Collecting Electrode)에 포집되어 미세 분진이 여과된 깨끗한 공기가 배출부를 통해 배출되는 것이다.

선 출원된 대한민국 등록특허공보 제0786710호(2007.12.11)에는 자외선 램프가 구비된 전기집진기가 개시된바 있다. 도 2는 종래의 전기집진기의 개략적인 구성을 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전기집진기는 프리필터(10)와, 이온화부와, 집진부(31)와, 에프터필터(40)와, 자외선램프(50)를 포함하여 이루어진다. 프리필터(10)는 그물망 구조로서, 외부에서 유입되는 오염된 공기 중에 포함된 굵은 입자의 분진을 물리적으로 여과시킨다. 이온화부는 집진부(31)에 전단에 위치하여 방전극(22)과 접지극(21) 사이에서 전하를 발생시킴으로써 중성자인 미세 먼지를 하전시킨다.

집진부(31)는 다수개의 집진 셀 플레이트가 일정간격으로 조밀하게 배열된다. 이와 같이 구성되는 종래의 전기집진기는 인입부에서 고전압을 인가받아 유입되는 외부 공기 중 미세 분진은 방전극(22)을 통해 음전하를 띠게 된다. 음전하를 띠게 된 분진은 접지극(21)에 포집되어 미세 분진이 여과된 깨끗한 공기가 송풍팬 등에 의해 배출부를 통해 배출된다.

한편, 선박의 건조 시 아크 용접 등의 각종 용접을 수행하게 되는데, 이러한 용접 작업 시 많은 양의 미세 먼지가 발생된다. 상기 발생된 미세 먼지는 선박의 블록과 같은 좁은 공간의 용접 환경으로 인해 외부로 원활히 배출되지 않아 용접 환경을 매우 열악하게 하기 때문에, 블록의 좁은 출입구를 통과 가능하고 좁은 공간에 설치 가능하도록 소형이면서 운반이 용이한 전기집진 장치의 개발이 요구되고 있다.

하지만, 종래의 전기집진 장치는 부피가 크고 무게가 무거워 선박 블록과 같이 출입구의 통로가 매우 좁고 제한적인 공간 내에서 사용하기 불가능하거나 불편하며 휴대성이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제0786710호(2007.12.11)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 1차로 유동 공기의 와류 현상을 이용하여 비교적 큰 입자의 먼지를 제거하고 2차로 전기집진 수단을 이용하여 미세 먼지를 제거함과 아울러, 소형화와 경량화를 달성한 개선된 구조의 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치는 상하부가 개구된 중공 형상으로 이루어지고 내부 중공부가 원형 단면을 이루며 측방향 둘레를 따라 상기 내부 중공부와 구획되어 집진 모듈을 수용하는 수용부가 형성되며 상기 수용부에서 외부와 연통되게 공기 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 상측 개구부에 결합되며 상부에 공기 유입구가 형성되고 내부에 팬을 구비하여 상기 하우징의 내부 중공부로 공기를 강제 송풍시키는 유입부와, 상기 하우징의 하측 개구부에 결합되고 상기 하측 개구부를 유동하는 공기를 상기 수용부로 연통시키며 하부에 이물질을 수용하는 이물질 수용부가 형성된 포집부와, 상기 수용부에 구비되며 전압의 인가에 따라 이를 통과하는 공기에 포함된 흄을 하전시켜 집진하는 집진 모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치는 집약적인 구조로 이루어져 컴펙트한 설계가 가능하며, 원통형 구조에 내장된 사이클론 방식의 1차 여과 수단과, 전기집진 방식의 2차 여과 수단을 통과하면서 비교적 작은 부피로도 높은 집진 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전기집진기에서 방전극을 통한 미세 입자의 이온화 과정을 도시한 것이고,
도 2는 종래의 전기집진기의 개략적인 구성을 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치를 도시한 측면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 내부를 도시한 단면도이고,
도 6은 도 5의 "A" 부위를 확대 도시한 유입부의 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 일부를 도시한 정면도이고,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 공기 유동을 시계열적으로 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치를 도시한 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 내부를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 "A" 부위를 확대 도시한 유입부의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 일부를 도시한 정면도이다.

이하의 설명에서, 도 5의 좌우 방향이 "측 방향"이다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치(7)는 하우징(73)과, 유입부(71)와, 포집부(75)와, 집진 모듈(77)과, 볼텍스부(715)와, 역류방지부를 포함한다.

하우징(73)은 상하부가 개구된 중공 형상으로 이루어지고, 내부 중공부가 원형 단면을 이루는 원통형 형상으로 이루어진다. 하우징(73)은 수용부(734)를 구비한다. 수용부(734)는 하우징(73)의 측방향 둘레를 따라 형성되는 것으로서, 내부 중공부와 구획되게 형성된다. 즉, 하우징(73)의 내부는 원통형 공간 형태의 내부 중공부와 수용부(734)로 구성되며, 상기 내부 중공부와 수용부(734)는 내부에 형성된 측벽을 통해 구획되어 있다.

상기 수용부(734)는 후술할 집진 모듈(77)을 수용하는 기능을 한다. 또한, 하우징(73)에는 공기 배출구(731)가 형성된다. 공기 배출구(731)는 수용부(734)를 외부와 연통되게 하여 하우징(73) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 것으로서, 하우징(73)의 측면에 형성된다. 상기 공기 배출구(731)는 하우징(73)의 상면에 형성되는 것도 가능하다. 상기 하우징(73)은 원통 형상으로 이루어지고, 수용부(734)는 내부 중공부의 반경 방향으로 둘레 전체에 걸쳐 감싸게 형성된다.

유입부(71)는 하우징(73)의 상측 개구부에 결합되는 것으로서, 상부에 공기 유입구(713)가 형성된다. 유입부(71)의 내부에는 팬(711)을 구비하여, 상기 하우징(73)의 내부 중공부로 공기를 강제 송풍시킨다. 상기 유입부(71)의 공기 유입구(713)는 원형으로 이루어진다.

포집부(75)는 하우징(73)의 하측 개구부에 결합되는 것으로서, 하측 개구부를 유동하는 공기를 수용부(734)로 연통시킨다. 포집부(75)의 하부에는 이물질 수용부(755)가 형성된다. 이물질 수용부(755)는 공기에 포함된 비교적 큰 입자의 먼지를 포집하여 외부로 배출하기 위한 것이다. 상기 포집부(75)는 가이드 부재(751)를 구비한다. 가이드 부재(751)는 대략 원뿔 형상으로 이루어지는 것으로서, 하우징(73)의 하측 개구부의 하부에 배치된다. 가이드 부재(751)는 하우징(73)의 하측 개구부를 통과한 공기를 수용부(734)로 안내하는 기능을 한다. 즉, 가이드 부재(751)는 하우징(73)의 하측 개구부를 통과한 수직 방향으로의 공기 흐름을 측면 방향으로 전환시킨다.

집진 모듈(77)은 수용부(734)에 구비되며, 전압의 인가에 따라 이를 통과하는 공기에 포함된 흄을 하전시켜 집진하는 기능을 한다. 집진 모듈(77)은 전압의 인가에 따라 이를 통과하는 공기에 포함된 흄을 하전시키는 하전부(773)와, 상기 하전부(773)에 의해 하전된 흄을 부착시키는 집진부(771)로 구성된다. 하전부(773) 및 집진부(771)는 하우징(73)의 수용부(734)의 둘레를 따라 연장 형성된다.

볼텍스부(715)는 유입부(71)의 공기 유입구(713)의 둘레를 따라 형성되어, 공기 유입구(713)를 통해 하우징(73)의 내부 공간부로 유입되는 공기에 와류를 발생시킨다. 원형의 공기 유입구(713)를 통과한 공기는 볼텍스부(715)에 의해 소용 돌이 형태의 와류를 형성하여, 사이클론 방식으로 공기에 포함된 비교적 큰 입자의 먼지를 걸러내고, 상기 걸러진 먼지 등의 이물질은 상기 이물질 수용부(755)에 포집된다.

역류 방지부는 공기 유동 방향으로 집진 모듈(77)의 상류 측에 배치되고, 이를 통과하는 이물질을 차단시키는 기능을 한다. 상기 역류방지부는 수용부(734) 측으로 향하는 공기 유동이 상방향인 공기 유로 상에 돌출되게 구비되는 돌출부(735)로 구성된다.

이러한 구성을 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치(7)는 집약적인 구조로 이루어져 컴펙트한 설계가 가능하며, 원통형 구조에 내장된 사이클론 방식의 1차 여과 수단과, 전기집진 방식의 2차 여과 수단을 통과하면서 비교적 작은 부피로도 높은 집진 효율을 얻을 수 있다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치의 공기 유동을 시계열적으로 도시한 것이다.

먼저, 도 8에 도시된 것처럼 팬(711)의 구동에 의해 하우징(73)의 상부로 오염된 공기가 유입된다.

이후에, 도 9에 도시된 것처럼, 유입된 공기는 공기 유입구를 통과하여 볼텍스부(715)에 의해 와류, 즉 볼텍스 효과가 발생되어 비교적 큰 먼지 입자는 하부로 떨어져 포집부(75)의 이물질 수용부(755)에 포집된다.

이후에, 도 10에 도시된 것처럼, 하우징(73)의 하측 개구부를 통과한 공기는 가이드 부재(751)에 의해 측 방향으로 방향 전환된 후 상부 방향으로 이동된다. 이 때, 돌출부(753)에 의해 큰 먼지 입자가 역류하는 것이 방지된다.

이후에, 도 11에 도시된 것처럼, 비교적 큰 먼지 입자게 여과되어 작은 먼지 입자(흄)이 포함된 오염 공기는 집진 모듈(77)을 통과하면서 하전 및 집진되어 집진부(771)에 부착된다. 흄이 제거된 깨끗한 공기는 공기 배출구(731)를 통해 외부로 배출된다.

지금까지 본 발명에 따른 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

7 : 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치
71 : 유입부 711 : 팬
713 : 공기 유입구 715 : 볼텍스부
73 : 하우징 731 : 공기 배출구
75 : 포집부 751 : 가이드 부재
753 : 돌출부 755 : 이물질 수용부
77 : 집진 모듈 771 : 집진부
773 : 하전부

Claims (7)

  1. 상하부가 개구된 중공 형상으로 이루어지고, 내부 중공부가 원형 단면을 이루며, 측방향 둘레를 따라 상기 내부 중공부와 구획되어 집진 모듈을 수용하는 수용부가 형성되며, 상기 수용부에서 외부와 연통되게 공기 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징의 상측 개구부에 결합되며, 상부에 공기 유입구가 형성되고, 내부에 팬을 구비하여 상기 하우징의 내부 중공부로 공기를 강제 송풍시키는 유입부;
    상기 하우징의 하측 개구부에 결합되고, 상기 하측 개구부를 유동하는 공기를 상기 수용부로 연통시키며, 하부에 이물질을 수용하는 이물질 수용부가 형성된 포집부; 및
    상기 수용부에 구비되며, 전압의 인가에 따라 이를 통과하는 공기에 포함된 흄을 하전시켜 집진하는 집진 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유입부의 공기 유입구는 원형으로 이루어지고;
    상기 유입부의 공기 유입구의 둘레를 따라 형성되어, 상기 공기 유입구를 통해 하우징의 내부 공간부로 유입되는 공기에 와류를 발생시키는 볼텍스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 집진 모듈은 전압의 인가에 따라 이를 통과하는 공기에 포함된 흄을 하전시키는 하전부와, 상기 하전부에 의해 하전된 흄을 부착시키는 집진부로 구성되고; 상기 하전부 및 집진부는 하우징의 수용부의 둘레를 따라 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은 원통 형상으로 이루어지고, 상기 수용부는 내부 중공부의 반경 방향으로 둘레 전체에 걸쳐 감싸게 형성되는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 포집부는,
    하우징의 하측 개구부의 하부에 배치되어 상기 하측 개구부를 통과한 공기를 상기 수용부로 안내하는 가이브 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    공기 유동 방향으로 상기 집진 모듈의 상류 측에 배치되고, 이를 통과하는 이물질을 차단시키는 역류방지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 역류방지부는,
    수용부 측으로 향하는 공기 유동이 상방향인 공기 유로 상에 돌출되게 구비되는 돌출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 사이클론 구조를 갖는 전기집진 장치.
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