KR20170054674A - 전기집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 중에 이물질 제거를 위한 전기집진장치에 관한 것으로서, 종래 물리적 집전방식을 이용한 필터의 미세먼지 포집 효율 증대시에 우려되는 압력손실 및 수명단축 등을 개선하기 위하여, 고전압 방전을 통한 전기적 인력을 이용하여 공기 중에 미세먼지 등을 효과적으로 포집할 수 있는 전기집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

전기집진장치 {Electric dust collect device}
본 발명은 공기 중에 이물질을 포집할 수 있는 전기집진장치에 관한 것이다.
일반적으로 에어컨이나 공기정화기 등과 같은 공조기기에는 실내 공기를 흡입한 다음 토출할 때 흡입된 공기 중에 미세먼지 등의 이물질을 걸러주도록 하여 깨끗한 공기만이 토출되도록 집진필터를 갖추고 있다.
종래 에어컨에 적용되는 부직포 필터는 공기 중에 미세먼지를 물리적으로 걸러주기 위하여 복층 구조로 적층된 필터여지를 사용하는데, 미세먼지 포집효율을 증대하기 위하여 물리적 포집을 위한 필터여지를 증대시키는 경우 압력손실이 증대하게 되고 필터 수명이 단축되는 문제가 초래된다.
이에 최근 전기적 인력을 이용하여 미세먼지 등을 포집하는 전기식 집진필터에 대한 관심이 증가하고 있다.
전기식 집진필터의 경우 전기적 인력을 이용하여 공기중에 이물질을 포집하기 위한 전기집진부를 구비하며, 상기 전기집진부는 정전기력에 의해서 포집(집진)을 하기 때문에 물리적인 집진필터에 비해 입경이 매우 작은 입자의 제진에 효과적이다.
본 발명은 종래 물리적 집전방식을 이용한 필터의 미세먼지 포집 효율 증대시에 우려되는 압력손실 및 수명단축 등을 개선하기 위하여, 고전압 방전을 통한 전기적 인력을 이용하여 공기 중에 미세먼지 등을 효과적으로 포집할 수 있는 전기집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 공기 중에 대전된 이물질을 포집하기 위한 집진부를 포함하며, 상기 집진부는 공기 흐름을 위한 유로를 갖는 복수 개의 박스형 유전체가 서로 적층 배열되고, 고전압 전극부와 저전압 전극부가 적어도 하나의 박스형 유전체를 사이에 두고 박스형 유전체의 적층방향으로 번갈아 배치됨과 더불어, 서로 이웃한 박스형 유전체 사이에는 고전압 전극부와 저전압 전극부가 전기적으로 분리된 형태로 동시 배치되고, 상기 고전압 전극부와 저전압 전극부에 전압을 인가함에 의해 상기 유로 내부에 박스형 유전체의 적층방향으로 전기장이 형성되게 된 것을 특징으로 하는 전기집진장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 유로는 복수 개의 격벽에 의해 공기 흐름 방향에 직교하는 방향으로 구획되며, 구체적으로는 등간격으로 배열된 복수 개의 격벽에 의해 공기 흐름 방향 및 박스형 유전체의 적층방향에 직교하는 방향으로 구획되어진다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 복수 개의 박스형 유전체 중 최상층에 배치된 박스형 유전체의 상면과 최하층에 배치된 박스형 유전체의 하면에는, 서로 다른 극성을 갖는 고전압 전극부와 저전압 전극부가 전기적으로 분리된 형태로 동시 형성된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 방전을 통해 공기 중에 이물질을 대전시키기 위한 방전부가, 상기 박스형 유전체의 적층방향과 직교하는 방향 및 박스형 유전체의 유로 내에 공기 흐름 방향을 기준으로 집진부로부터 일정 간격을 두고 배치 구성된다.
상기 방전부는 공기 유입을 위한 복수 개의 유입구를 갖는 방전판과 상기 유입구 하부에 배치되는 방전핀을 포함하여 구성되며, 상기 방전판과 방전핀 사이에 전기 인가시 상기 유입구를 통과하는 공기 중에 이물질을 대전시키게 된다.
본 발명에 따른 전기집진장치는 종래 물리적 집전방식을 이용한 필터의 미세먼지 포집효율 증대시에 우려되는 압력손실 및 수명단축 등을 개선할 수 있고 재사용이 가능하므로, 필터 교환 주기를 단축하여 비용 절감이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기집진장치의 포집(집진) 메커니즘을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치의 단면구조를 나타낸 개략도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치 중 집진부의 구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치 중 집진부의 적층구조를 나타낸 도면
도 6은 도 5의 A-A 및 B-B에서 본 도면
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기집진장치의 미세먼지/이물질 포집 메커니즘을 나타낸 것으로, 방전부(10)에서 음이온으로 대전된 먼지 입자가 집진부(20)의 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22) 사이에 형성되는 전기장에 의해 저전압 전극부(22) 측으로 이동하여 유전체 플레이트(미도시)에 포집되는 전기집진장치를 보여주고 있다.
도 2 및 도 3을 보면, 공기 중에 떠다니는 미립자/이물질을 포집하기 위하여, 상기 전기집진장치는 공기 중에 이물질을 대전시키기 위한 방전부(10)와 상기 방전부(10)에 의해 대전된 이물질을 포집하기 위한 집진부(20)를 포함하여 구성된다.
도 4 및 도 5를 보면, 상기 집진부(20)는 일방향으로 적층 배열된 복수 개의 박스형 유전체(23)와 그 사이에 적층 배치되는 고전압 전극부(21) 및 저전압 전극부(22)를 포함하여 구성된다.
상기 박스형 유전체(23)는 내부에 공기 흐름을 일방향으로 유도하는 유로(25)를 갖는 것으로, 유전체 특성을 가지는 재질(일례로, 플라스틱)로 이루어진 유전체 플레이트(24)가 양측으로 적층 배열되고 그 사이의 갭으로서 공기 흐름을 위한 유로(25)가 형성되며, 상기 유로(25)의 양단(유전체 플레이트의 적층방향과 직교하는 방향의 양단임)에 공기 유입 및 배출을 위한 출입구 구조를 제외하고는, 유전체(플라스틱) 소재로 둘러싸인 폐단면 구조로 형성된다.
상기 유로(25)는 박스형 유전체(23) 내부의 격벽(26)에 의해 구획되어 복수 개로 분할 구성되고, 구체적으로는 등간격으로 배열된 복수 개의 격벽(26)에 의해 공기 흐름 방향 및 박스형 유전체의 적층방향에 직교하는 방향으로 구획되어진다.
이때, 상기 격벽(26)은 공기의 유동방향과 평행하게 연장 형성되어 배치되고, 이에 의해 도 5에 보듯이 집진부(20)는 그물망 구조의 단면을 갖게 된다.
이러한 격벽(26)에 의해 분할 구획된 유로(25)는, 공기 흐름 방향으로 연장되게 형성되어 기존의 부직포 필터 대비 공기저항이 작아 공기 유속을 증대하는 동시에, 이물질/미세먼지 포집 효율을 높이게 된다.
그리고, 도 4 내지 6에 보듯이, 박스형 유전체(23)의 일면에는 서로 대응하는 다른 극성을 갖는 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)가 일정 간격을 두어 전기적으로 분리된 형태로 동시 구비되고, 상기 박스형 유전체(23)의 일면 위에 적층되는 다른 박스형 유전체의 일면에 인접하게 된다.
다시 말해, 서로 이웃하여 적층되는 박스형 유전체(23) 사이에 전기적으로 분리된 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)가 동시 배치된다.
또한 적층된 복수 개의 박스형 유전체(23) 중 최상층에 배치된 박스형 유전체의 상면과 최하층에 배치된 박스형 유전체의 하면에도, 하나의 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)가 동시 구비된다.
여기서, 상기 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)는 박스형 유전체(23)의 일면 내측 즉, 박스형 유전체(23)의 일면 테두리로부터 일정 간격을 갖는 내측 영역에 전도성 물질을 인쇄하여 형성된다.
각각의 박스형 유전체(23)의 일면에 형성된 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)는 박스형 유전체(23)의 적층방향으로 각각 저전압 전극부(22) 및 고전압 전극부(21)와 번갈아서 적층 배열된다.
따라서, 집진부(20)는 박스형 유전체(23) 사이마다 배치된 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)가 공기 흐름 방향에 직교하는 방향으로 박스형 유전체(23)를 사이에 두고 서로 번갈아서 적층 배열되고, 박스형 유전체(23)의 일면에는 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)가 서로 일정 간격을 두고 전기적으로 분리되어 동시 구비된다.
이렇게 배열되는 고전압 전극부(21)들은 전기적으로 병렬 연결되고, 저전압 전극부(22)들 역시 전기적으로 병렬 연결되며, 상기 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)는 각각 박스형 유전체(23)의 외측으로 돌출되게 연장 형성된 고전압 전극탭(21a) 및 저전압 전극탭(22a)을 통해, 외부의 고전압 전원 공급기(미도시)로부터 전압을 인가받게 된다. 이때 저전압 전극부(22)는 접지에 연결된다.
박스형 유전체(23)를 사이에 두고 적층 배열되는 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)는 전기적으로 서로 분리되어 구성됨으로써 외부의 고전압 전원 공급기(미도시)로부터 전원 인가시 전류는 흐르지 않고 전압만 인가되며, 이에 의해 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22) 사이에는 전위차가 발생하고, 이러한 전위차에 의해 적층 배열된 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22) 사이에 전기장이 생성된다.
다시 말해, 상기 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)에 각각 서로 다른 전압이 인가됨에 의해 박스형 유전체(23)의 유로(25) 내부에 공기 흐름 방향에 직교하는 방향 및 박스형 유전체(23)의 적층방향으로 전기장이 형성되고, 고전위의 고전압 전극부(21)에서 저전위의 저전압 전극부(22) 측으로 전기장 방향이 형성된다.
이렇게 유로(25) 내부에 전기장이 형성됨에 의해, 상기 유로(25) 내부를 통과하는 공기 중에 이온화된 이물질이 전기장 방향을 따라 침전되어 저전위의 저전압 전극부(22)에 인접한 박스형 유전체(23)의 일면(즉, 유전체 플레이트) 측으로 포집되어진다.
아울러, 상기의 집진부(20)는 박스형 유전체(23)의 일면에 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)를 동시 형성함에 따라, 박스형 유전체(23)의 일면에 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22) 중 어느 하나만 형성하는 경우 대비, 집진부(20)의 전기적 안정성이 증가하여 오존발생량을 줄일 수 있다.
고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)의 전위차 증가시에 전기집진효율이 증가하는 동시에 오존발생량도 증가하는 문제점이 있는데, 상기와 같이 박스형 유전체(23)의 일면에 고전압 전극부(21)와 저전압 전극부(22)를 수평 배열하여 동시 구성함으로써, 박스형 유전체(23)를 사이에 두고 수직 배열되는 고전압 전극부와 저전압 전극부 사이에 전압차를 증가시켜 전기집진효율을 증가시키는 동시에 오존발생량의 증가를 억제할 수 있게 된다.
한편, 도 2 및 도 3을 보면, 방전부(10)는 코로나 방전을 통해 전자를 방사시켜 공기 중에 이물질을 음이온으로 이온화시켜 대전시키는 것으로, 상기 박스형 유전체(23)의 적층방향과 직교하는 방향 및 박스형 유전체(23)의 유로(25) 내에 공기 흐름 방향을 기준으로 집진부(20)로부터 일정 간격을 두고 배치 구성된다.
상기 방전부(10)는 공기 유입을 위한 복수 개의 유입구(11a)를 갖는 방전판(11)과 상기 유입구(11a) 하부에 구비되어 집진부(20)와 일정 간격을 두고 배치되는 방전핀(12)을 포함하여 구성되며, 상기 방전판(11)과 방전핀(12) 사이에 전압 인가시 코로나 방전에 의해 상기 유입구(11a)와 방전핀(12) 사이에 전자가 방사되어 유입구(11a)를 통과하는 공기 중에 섞여 떠다니는 이물질을 이온화하여 대전시키게 된다.
여기서, 상기 방전핀(12)은 마운팅레일(13) 상에 설치되어, 도 3에 보듯이 집진부(20)와 일정 간격을 두고 배치되며, 외부의 고전압 전원 공급기(미도시)로부터 전기를 인가받을 수 있게 구성된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 방전부 11 : 방전판
11a : 유입구 12 : 방전핀
13 : 마운팅레일 20 : 집진부
21 : 고전압 전극부 21a : 고전압 전극탭
22 : 저전압 전극부 22a : 저전압 전극탭
23 : 박스형 유전체 24 : 유전체 플레이트
25 : 유로 26 : 격벽

Claims (6)

  1. 공기 중에 대전된 이물질을 포집하기 위한 집진부를 포함하며, 상기 집진부는 공기 흐름을 위한 유로를 갖는 복수 개의 박스형 유전체가 서로 적층 배열되고, 고전압 전극부와 저전압 전극부가 적어도 하나의 박스형 유전체를 사이에 두고 박스형 유전체의 적층방향으로 번갈아 배치됨과 더불어, 서로 이웃한 박스형 유전체 사이에는 고전압 전극부와 저전압 전극부가 전기적으로 분리된 형태로 동시 배치되고, 상기 고전압 전극부와 저전압 전극부에 전압을 인가함에 의해 상기 유로 내부에 박스형 유전체의 적층방향으로 전기장이 형성되게 된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로는 복수 개의 격벽에 의해 공기 흐름 방향에 직교하는 방향으로 구획된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로는 등간격으로 배열된 복수 개의 격벽에 의해 공기 흐름 방향 및 박스형 유전체의 적층방향에 직교하는 방향으로 구획된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 박스형 유전체 중 최상층에 배치된 박스형 유전체의 상면과 최하층에 배치된 박스형 유전체의 하면에는, 서로 다른 극성을 갖는 고전압 전극부와 저전압 전극부가 동시 형성된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    방전을 통해 공기 중에 이물질을 대전시키기 위한 방전부가, 상기 박스형 유전체의 적층방향과 직교하는 방향 및 박스형 유전체의 유로 내에 공기 흐름 방향을 기준으로 집진부로부터 일정 간격을 두고 배치 구성된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 방전부는 공기 유입을 위한 복수 개의 유입구를 갖는 방전판과 상기 유입구 하부에 배치되는 방전핀을 포함하여 구성되며, 상기 방전판과 방전핀 사이에 전기 인가시 상기 유입구를 통과하는 공기 중에 이물질을 대전시키게 된 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190055894A (ko) * 2017-11-16 2019-05-24 한온시스템 주식회사 전기집진기용 집진부

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