KR20200138552A - 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템 - Google Patents

대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템은 함진 농도에 따라 방전전극으로 이루어진 대전부와 집진전극으로 이루어진 집진부 사이의 거리를 상황에 따라 조절함으로써 집진효율을 높이면서도 소요되는 에너지를 절감하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전필터 시스템에 관한 것으로 고전압을 공급하는 고전압 인가수단, 필터함체, 집진부, 순방향 대전부, 역방향 대전부, 상기 필터함체에 설치되고, 상기 순방향 대전부가 전후방으로 이동되도록 체결되어 상기 순방향 대전부와 상기 집진부 사이의 증배구간을 형성하면서 상기 증배구간의 거리를 조절하기 위한 순방향 이동레일, 상기 필터함체에 설치되고, 상기 역방향 대전부가 전후방으로 이동되도록 체결되어 상기 역방향 대전부와 상기 집진부 사이의 증배구간을 형성하면서 상기 증배구간의 거리를 조절하기 위한 역방향 이동레일 및 제어부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하여, 대전부와 집진부 사이에 하전된 포집 대상들이 서로 뭉쳐지는 증배구간을 제공하고, 이와 같은 증배구간의 거리를 조절함으로써 하전된 포집 대상들에 집진 상황에 따라 유기적으로 포집할 수 있는 효과가 있고, 유기적으로 집진 상황에 대응함으로써 불필요한 에너지가 낭비되는 것을 방지하고, 집진 효율도 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템{Variable bidirectional voltage electrostatic filter system in which the distance between the charging part and the dust collecting part is controlled}
본 발명은 방전전극과 집진부로 이루어져 코로나 방전에 의하여 먼지를 하전시키고, 하전된 먼지를 쿨롱력에 의해 집진전극으로 끌어당겨 집진하는 양방향 정전필터 시스템에 관한 것으로, 특히 함진 농도에 따라 방전전극으로 이루어진 대전부와 집진전극으로 이루어진 집진부 사이의 거리를 상황에 따라 조절함으로써 집진효율을 높이면서도 소요되는 에너지를 절감하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전필터 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 전기집진장치라고 일컫는 정전필터 시스템의 전기집진원리를 간략히 설명드리면, 일반적으로 전기집진장치는 오염된 기체 내에 포함되어 포집 대상인 먼지, 분진 내지 수분입자 등을 하전시킴으로써, 하전된 포집 대상에 쿨롱력(정전기력)이 작용하여 집진전극 방향으로 끌려감으로써 포집되는 원리로 작동한다.
이와 같은 원리를 이용하는 정전필터 시스템은 통상적으로 방전극에 인가된 고전압에 의해 전기장을 생성하고, 2개의 전극 사이에서 높은 전압에 의해 전기장이 강한 부분이 전도성을 갖는 현상인 코로나 방전을 일으켜 방전극 주변에서 전하의 생성 및 이동이 이루어지도록 하여 포집 대상인 먼지 등을 하전시킨다.
이렇게 하전된 먼지 등은 전기장 내에서 집진전극 방향으로 발생한 쿨롱력에 의해 힘을 받게 되고, 결국 집진전극으로 끌려가 집진전극의 표면에 부착됨으로써 포집된다.
이와 같은 전기집진원리를 이용하는 정전필터 시스템은 통상 1단형과 2단형이 있다.
1단형 정전필터 시스템은 방전부와 집진부를 일체로 한 것으로 코트렐(Cottrell) 집진기라 불리며, 대기오염 방지수단으로 현재 가장 보편적으로 쓰이고 있다.
통상 3만V ~ 10만V 사이에서 운전되며, 구조가 간단하고 집진성능이 우수하여 현재 각종 산업용 플랜트에서 발생하는 액상 및 고상 입자의 배출을 방지하는 산업용 먼지 배출 방지장치로써 널리 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 1단형 정전필터 시스템은 반복하여 하전과 집진을 하기 때문에 재비산 방지에는 효과적이지만 역전리 현상이 발생하는 문제점이 있고, 집진전극에 높은 전압을 인가해야만 하고, 집진전극에서 방전이 될 시에는 집진능력을 상실하는 문제점이 있다.
또한, 집진전극에 먼지가 포집되어 약 8 ㎜~12.7 ㎜ 두께까지 먼지층이 형성되면, 상기 포집된 먼지를 탈진(Rapping)해야만 지속적으로 집진능력을 유지할 수 있으므로 반드시 살수 장치 내지 기계적 충격 또는 진동을 가하는 추타 장치 등을 부가해야만 하는 문제점이 있다.
만일, 탈진이 이루어지지 않으면 역전리 현상이 발생하여 하전된 먼지를 중화시켜 집진성능이 크게 저하되고, 포집된 먼지는 중화되어 재비산하는 문제가 발생한다.
상기 2단형 정전필터 시스템은 방전부와 집진부가 별도로 되어 있는 것으로 방전부의 방전전극과 집진부의 집진전극의 전압차에 의해 전기장을 형성하고, 상기 방전부를 거쳐 하전된 입자가 상기 전기장 내로 유입되면 이를 상기 집진부의 집진전극으로 끌어당겨 포집한다.
이와 같은 2단형 정전필터 시스템은 방전부와 집진부와 전계가 분리되어 있어 비교적 함진 농도가 적은 배기 처리에 주로 사용된다.
한편, 2단형 정전필터 시스템은 역전리가 일어나지 않는 장점이 있으나, 재비산 먼지를 그대로 배출시키는 문제점이 있고, 상대적으로 구조가 복잡한 문제점이 있다.
상기와 같은 1단형 정전필터 시스템과 2단형 정전필터 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 종래기술로 출원번호 10-2005-0127542호 "유도전압을 이용한 전기집진장치"가 개시된바 있다.
상기 종래기술은 집진전극을 접지시키며, 전기적인 연결없이 독립적으로 존재하는 돌기형 방전전극에 의해 유도되는 유도전압을 일으키는 유도전압판을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이를 집진전극의 사이에 설치함으로써 정전계를 형성하여 접지된 집진전극으로 쿨롱력에 의해 끌려가는 하전된 먼지에 추진력을 부가함으로써 집진능력을 증가시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 종래기술은 종래 와이어 형태의 방전전극을 톱과 같은 형상의 돌기형 방전전극으로 대체함으로써 기계적 강도를 높이고 상대적으로 넓은 하전 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 집진전극을 접지시킴으로써 하전된 먼지가 집진전극에 부착되는 순간 중화되어 중화된 먼지가 집진전극에서 중력에 의해 떨어지도록 하여 집진전극에 부착된 먼지를 제거하기 위한 별도의 먼지 제거수단을 요하지 않는다.
이로써 유지보수가 용이하고, 집진장치의 전기필터 구조의 단순화로 조립이 용이하며, 전기집진장치의 제조비용을 절감하는 효과가 있다.
그러나, 이와 같은 유도전압을 이용한 전기집진장치는 상기 1단형 정전필터 시스템 및 2단형 정전필터 시스템에 비해 상기와 같은 문제점을 개선하는 효과를 발휘하고, 집진성능에 있어서는 15,000볼트(V)에서 운전되는 경우 약 95~96%의 집진 효율을 발휘하나, 구조적으로 그 이상의 높은 집진 효율을 발휘하기 어려운 문제점이 있다.
한편, 위와 같은 1단형 정전필터 시스템 및 2단형 정전필터 시스템을 개선한 종래기술은 위와 같은 장점이 있는 반면에 대전부와 집진부가 고정 설치됨으로 인해 유속, 함진농도, 전압 등의 변수 등으로 인해 집진 효율이 다르게 나타나는 문제가 있다.
즉, 종래기술에 따른 정전필터 시스템은 대전부와 집진부가 매우 근접하게 설치되어 있어 포집 대상은 대전부를 통과하면서 하전되고 곧바로 집진부로 진입하게 된다.
따라서, 위와 같은 정전필터 시스템을 설계된 조건에서 운용하는 경우에는 집진 효율이 충분히 유지될 수 있으나, 예를 들어 유속이 설계치 이상으로 빠르거나, 함진농도가 높거나 전압이 낮은 경우 집진 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 집진 상황에 따라 정전필터 시스템의 운용이 유기적으로 대응하지 못함으로 인해 집진 효율의 저하는 물론 불필요한 에너지와 설비를 낭비하는 문제가 발생하고 있다.
이와 같은 문제 등으로 인해, 변화되는 집진 상황에 따라 유기적으로 대응하여 집진 효율을 유지하며, 불필요한 에너지와 설비의 낭비를 줄일 수 있는 신규한 방식의 정전필터 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 대전부와 집진부 사이에 하전된 포집 대상들이 서로 뭉쳐지는 증배구간을 제공하고, 이와 같은 증배구간의 거리를 조절함으로써 하전된 포집 대상들에 집진 상황에 따라 유기적으로 포집할 수 있는 가변형 양방향 정전필터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유기적으로 집진 상황에 대응함으로써 불필요한 에너지를 절감하면서도 집진 효율을 그대로 유지하는 가변형 양방향 정전필터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유기적으로 집진 상황에 대응함으로써 과도하게 집진 시설이 설치되는 것을 방지하여 불필요한 설비를 절감하면서도 집진 효율을 그대로 유지하는 가변형 양방향 정전필터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 기술적 특징을 갖는다.
본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'은 고전압을 공급하는 고전압 인가수단; 순방향 또는 역방향으로 오염된 공기가 유통되는 유로를 제공하며, 내부에 설치공간을 제공하는 필터함체; 상기 필터함체의 내부에 설치되며, 접지된 금속판으로 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극과 상기 고전압 인가수단에 연결된 금속판으로 전기장을 형성하는 전압판을 번갈아 병렬로 연속 설치하여 이루어진 집진부; 상기 집진부의 순방향에 설치되며 상기 고전압 인가수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어지는 순방향 대전부; 상기 집진부의 역방향에 설치되며, 상기 고전압 인가수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어지는 역방향 대전부; 상기 필터함체에 설치되고 상기 순방향 대전부가 전후방으로 이동되도록 체결되어 상기 순방향 대전부와 상기 집진부 사이의 증배구간을 형성하면서 상기 증배구간의 거리를 조절하기 위한 순방향 이동레일; 상기 필터함체에 설치되고 상기 역방향 대전부가 전후방으로 이동되도록 체결되어 상기 역방향 대전부와 상기 집진부 사이의 증배구간을 형성하면서 상기 증배구간의 거리를 조절하기 위한 역방향 이동레일; 및 상기 고전압 인가수단의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'의 상기 필터함체는 공기가 유통되는 방향으로 길게 형성된 직육면체 형상으로 길이 방향으로 마주보는 양면에 순방향 유입공과 역방향 유입공을 형성하고, 길이 방향의 측면이 개방되는 개폐도어를 갖는 것;을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'의 상기 고전압 인가수단은 상기 필터함체의 개폐도어와 연동하여 상기 개폐도어가 열리기 시작하면 전원공급을 기계적으로 차단하는 전원차단부;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'의 상기 필터함체는 상기 집진부가 안착되는 슬라이딩 레일을 더 포함하여, 상기 집진부는 상기 필터함체의 개폐도어를 통해 슬라이딩 방식으로 탈착되는 것;을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'의 상기 순방향 대전부와 상기 역방향 대전부는 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 코로나 방전을 일으키는 다수의 돌기가 형성되고, 추가로 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저;로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'의 상기 순방향 이동레일과 역방향 이동레일은 상기 제어부에서 의해 구동이 제어되는 전동모터를 포함하는 레일구동부;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'은 상기 집진부의 일측 방향에 설치되어 일측 방향에서 유입되는 오염된 공기의 오염도 또는 유속을 측정하는 순방향 센서; 및 상기 집진부의 타측 방향에 설치되어 타측 방향에서 유입되는 오염된 공기의 오염도 또는 유속을 측정하는 역방향 센서;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 '대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템'의 상기 제어부는 상기 순방향 센서 또는 역방향 센서에서 감지된 값에 따라 상기 레일구동부를 제어하여 상기 순방향 대전부 또는 상기 역방향 대전부의 위치를 설정값에 따라 자동으로 조절하는 대전부위치제어부;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 본 발명은 대전부와 집진부 사이에 하전된 포집 대상들이 서로 뭉쳐지는 증배구간을 제공하고, 이와 같은 증배구간의 거리를 조절함으로써 하전된 포집 대상들에 집진 상황에 따라 유기적으로 포집할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유기적으로 집진 상황에 대응함으로써 불필요한 에너지가 낭비되는 것을 방지하고, 집진 효율도 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유기적으로 집진 상황에 대응함으로써 과도하게 집진 시설이 설치되는 것을 방지하여 불필요한 설비를 절감하는 효과가 있다.
본 발명의 다른 효과는 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 발휘될 수 있다.
도 1은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 특징을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 필터함체를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템에 따른 필터함체의 실시 예를 보인 위한 도면,
도 5는 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 집진부를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템에 따른 집진부의 고전압 인가수단의 연결을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 대전부를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 이동레일을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 이동레일 실시 예를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 센서를 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 구동 예1의 특징을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 구동 예2의 특징을 설명하기 위한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예 는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위 는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)은 도 1 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 특징을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 공기가 유통되로 통풍로(3)의 순방향(D1)과 역방향(D2) 모든 방향으로 공기가 유통되는 양방향 정전필터 시스템으로 상기 도 1에 도시한 바와 같이, 대전부(14, 15)와 집진부(13) 사이의 거리가 조절되는 것을 기술적 특징으로 한다.
즉, 종래 양방향 정전필터 시스템(1)은 대전부(1-2, 1-3)와 집진부(1-1)가 근접한 거리에서 고정 설치되어 하전된 포집대상이 증배될 수 있는 시간 내지 공간을 제공하지 않는 방식과 달리 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)은 대전부(14, 15)와 집진부(13) 사이의 거리가 고정되지 않고 대전부(14, 15)의 이동으로 거리가 조절되는 증배구간(S1, S2)을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 증배구간(S1, S2)은 예를 들어 동일한 운전 전압과 동일한 유속에서 하전된 미세입자들이 뭉쳐질 수 있는 시간과 공간을 제공함으로써 뭉쳐진 미세입자들의 전하량이 상대적으로 높아짐에 따라 작용하는 쿨롱력도 높아지게 되고, 이로 인해 집진 효율이 상대적으로 높아지는 장점이 있다.
따라서, 동일한 조건에서 미세입자들의 함진농도가 높아지거나 유속이 빨라지는 경우 증배구간(S1, S2)을 형성하여 집진효율을 유지한다.
또한, 초미세입자들도 집진이 가능해지는 역할을 한다.
이하, 위와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)을 실시 예를 통해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)은 고전압 인가수단(11), 필터함체(12), 집진부(13), 순방향 대전부(14), 역방향 대전부(15), 순방향 이동레일(16), 역방향 이동레일(17), 제어부(18)를 포함하고, 이와 같은 구성들이 상기 도 2에 도시한 바와 같이 유기적으로 결합한다.
상기 고전압 인가수단(11)은 외부전원에 연결되어 11,000 볼트(V) 이상의 높은 직류전압으로 전하를 상기 순방향 대전부(14) 및 역방향 대전부(15)에서 코로나 방전이 일어날 수 있도록 공급하고, 상기 집진부(13)에도 고전압을 공급한다.
이와 같은 고전압 인가수단(11)은 어느 특정된 고전압 공급수단에 국한되지 않고 다양한 고전압 인가수단이 될 수 있는데, 상기 제어부(18)의 제어신호에 의해 상기 순방향 대전부(14)와 상기 역방향 대전부(15)에 공급하고, 필요에 따라 상기 집진부(13)에 고전압의 전류를 공급하고 비상 스위치 동작 등과 같은 비상시 전원공급이 자동으로 차단되는 특징을 갖는다.
상기 필터함체(12)는 상기 도 1 및 2에 도시한 바와 같이 순방향(D1) 또는 역방향(D2)으로 오염된 공기가 유통되는 유로를 제공하며, 내부에 상기 집진부(13), 순방향 대전부(14), 역방향 대전부(15), 순방향 이동레일(16) 및 역방향 이동레일(17)을 설치하기 위한 설치공간을 제공한다.
이와 같은 필터함체(12)는 금속소재를 비롯해 다양한 소재로 제작이 가능하고 어떤 특정된 소재로 이루어진 함체에 국한되지 않는다.
한편, 이와 같은 필터함체(12)는 도 3 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 필터함체를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 공기가 유통되는 방향으로 길게 형성된 직육면체 형상으로 길이 방향으로 마주보는 양면에 순방향 유입공(121)과 역방향 유입공(122)을 형성하고, 길이 방향의 측면이 개방되는 개폐도어(123)를 갖는 것이 바람직하다.
상기 개폐도어(123)는 필터함체(12)의 측면 전체가 개방되는 크기로 형성되는 것이 바람직하고, 이는 필터함체(12) 내부에 설치된 집진부(13), 순방향 대전부(14), 역방향 대전부(15), 순방향 이동레일(16) 및 역방향 이동레일(17)의 유지보수를 편리하게 하기 위함이다.
또한, 본 발명의 상기 필터함체(12)는 개폐도어(123)와 연동하여 상기 개폐도어(123)가 열리기 시작하면 전원공급을 기계적으로 차단하는 전원차단부(124)를 더 포함한다.
이와 같은 전원차단부(124)는 상기 필터함체(12)의 개폐도어(123)가 열리면 비상으로 전원공급을 차단하기 위한 안전 수단으로 상기 개폐도어(123)와 연동하는 다양한 전원차단 수단이 될 수 있다.
예를 들면, 상기 도 3에 도시한 바와 같이 돌출스위치(124-1)를 갖는 전원차단부(124)로 하여, 개폐도어(123)가 닫힌 상태에서는 상기 돌출스위치(124-1)가 개폐도어(123)에 의해 눌리면서 전원을 연결하지만, 개폐도어(123)가 열리면 자동으로 돌출스위치(124-1)가 돌출되면서 전원이 차단되는 전원차단 수단이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)의 필터함체(12)는 도 4 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템에 따른 필터함체의 실시 예를 보인 위한 도면에 도시한 바와 같은 슬라이딩 레일(125)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 슬라이딩 레일(125)은 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 필터함체(12) 내부에 설치되는 집진부(13)의 탈진을 위해 빈번하게 집진부(13)가 탈착됨으로 인해 보다 용이하게 집진부(13)를 탈착하기 위한 수단으로 상기 슬라이딩 레일(125)을 이용한다.
즉, 상기 슬라이딩 레일(125)에 올려지는 집진부(13)는 슬라이딩 레일(125)에 의해 용이하게 필터함체(12) 내부로의 출입이 된다.
상기 집진부(13)는 도 5 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 집진부를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 집진부(13)는 순방향 대전부(14)와 역방향 대전부(15) 사이에 설치되며, 접지된 금속판으로 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극(131)과 상기 고전압 인가수단(11)에 연결된 금속판으로 전기장을 형성하는 전압판(132)을 번갈아 병렬로 연속 설치하여 이루어진다.
이때, 상기 집진전극(131)과 전압판(132)을 상기 도 5에 도시한 바와 같이 번갈아 배치되어 집진전극(131)과 접압판(132) 사이에서 전기장 영역을 생성한다.
따라서, 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)에 의해 하전된 미세먼지(+)는 접지된 집진전극(141, - )과 직류 5 KV ~ 6 KV를 공급받는 전압판(142, + ) 사이의 전기장 내에서 집진전극(131) 방향으로 발생한 쿨롱력에 의해 힘을 받게 되고, 결국 집진전극(131)으로 끌려가 집진전극(131)의 표면에 부착됨으로써 포집된다.
한편, 도 6 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템에 따른 집진부의 고전압 인가수단의 연결을 설명하기 위한 도면의 (a)에 도시한 바와 같이, 순방향 대전부(14) 내지 역방향 대전부(15)를 상기 집진부(13)에 근접하게 위치시키면, 집진부(13)의 전압판(132)에 유도전압이 발생하여 상기 고전압 인가수단(11)으로부터 전원을 공급받지 않고, 상기 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 순방향 대전부(14) 내지 역방향 대전부(15)를 집진부(13)와의 거리를 벌려 하전된 미세먼지가 뭉쳐지는 증배구간(S1, S2)을 제공하는 경우에는 상기 전압판(132)은 상기 고전압 인가수단(11)으로부터 전원을 공급받는다.
상기 도 6에 도시한 바와 같이, 집진부(13)의 순방향(D1)에 설치되는 상기 순방향 대전부(14)와 집진부(13)의 역방향(D2)에 설치되는 역방향 대전부(15)는 미세먼지 등을 하전시킬 수 있는 다양한 코로나 방전 수단으로, 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어질 수 있으나, 도 7 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 대전부를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상대적으로 넓은 영역의 하전 영역을 생성하기 위하여 소정의 길이를 갖는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기(141-1)가 형성되고 양쪽 면에 코로나방전을 일으키는 다수의 측면 돌기(141-2)를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저(141)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 각 멀티크로스핀 이오나이저(141)는 상기 고전압 인가수단(11)로부터 직류 10 KV ~ 12 KV를 공급받아 하전 영역을 형성하고, 하전 영역을 통과하는 미세먼지는 (+)전기로 하전된다.
위와 같은 순방향 대전부(14)와 역방향 대전부(15)는 도 8 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 이동레일을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같은 순방향 이동레일(16)과 역방향 이동레일(17)에 의해 필터함체(12) 내부에서 이동되는 것을 특징으로 한다.
즉, 순방향 이동레일(16)과 역방향 이동레일(17)은 필터함체(12)의 내부에 상기 도 8에 도시한 바와 같이 집진부(13)를 향하여 거리가 조절될 수 있도록 설치되어 순방향 이동레일(16)에 체결되는 순방향 대전부(14)와 역방향 이동레일(17)에 체결되는 역방향 대전부(15)는 상기 도 8에 도시한 바와 같이 집진부(13)와 근접하게 위치시켜 유도전압을 일으키거나, 집진부(13)와 소정의 거리를 벌려서 증배구간을 제공한다.
이때, 순방향 이동레일(16)과 역방향 이동레일(17)은 상기 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)와 체결되어 상기 순방향 대전부(14)와 역방향 대전부(15)가 이동레일을 따라 이동이 가능한 다양한 구조와 형태의 이동레일 수단이 될 수 있다.
한편, 상기 순방향 이동레일(16)과 역방향 이동레일(17)은 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(18)에서 의해 구동이 제어되는 전동모터를 포함하는 레일구동부(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 상기 순방향 이동레일(16)과 역방향 이동레일(17)은 도 9 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 이동레일 실시 예를 설명하기 위한 도면의 (a)에 도시한 바와 같이, 수동으로 상기 순방향 이동레일(16)과 역방향 이동레일(17)에 체결된 순방향 대전부(14)와 역방향 대전부(15)를 이동시키기 위한 구성으로 기어박스(161)와 상기 기어박스(161)에 연결된 이송스크류(162)와 상기 이송스크류의 회전에 의해 이송스크류(162)를 따라 이동을 하면서 상기 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)와 결합하는 이송블럭(163)과 상기 기어박스(161)에 연결되어 상기 이송스크류(162)를 회전시키기 위하여 회전도구와 결합하는 키(164)를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 전동모터의 힘으로 상기 키(164)를 회전시키는 레일구동부(20)를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)은 시스템의 가동 시에 오염된 공기의 상태에 따라 집진 성능을 보다 향상하기 위해서 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)와 집진부(13) 사이에 공간을 형성하여 증배구간을 제공함으로써 집진성능을 상대적으로 향상시키고, 또는 에너지 효율을 상대적으로 높게 하기 위하여 상기 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)를 상기 집진부(13)에 근접하게 위치시켜 유도전압을 일으켜 집진이 이루어지도록 함으로써 에너지 효율을 향상시킨다.
상기 제어부(18)는 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 고전압 인가수단(11)의 작동을 제어하여 상기 고전압 인가수단(11)을 통해 순방향 대전부(14), 역방향 대전부(15) 및 집진부(13)의 전압판(132)에 고전압의 전류가 공급되는 것을 제어함으로써 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)의 운전을 위한 제어를 한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 실내공기 정화시스템(10)은 도 10 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 센서를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 순방향 센서(30)와 역방향 센서(40)를 더 포함한다.
상기 순방향 센서(30)는 상기 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 집진부(13)의 일측 방향(순방향 쪽, D1)에 설치되어 일측 방향에서 유입되는 오염된 공기(100)의 미세먼지 농도와 같은 오염도 또는 유속을 측정한다.
상기 역방향 센서(40)는 상기 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 집진부(13)의 타측 방향(역방향 쪽, D2)에 설치되어 타측 방향에서 유입되는 오염된 공기(200)의 미세먼지 농도와 같은 오염도 또는 유속을 측정한다.
이와 같은 순방향 센서(30)와 역방향 센서(40)를 통해 정화하려는 오염된 공기(100, 200)의 오염도 내지 유속 등을 감지하고, 감지된 값에 따른 정화하려는 오염된 공기(100, 200)의 상태를 파악하여 순방향 대전부(14)와 역방향 대전부(15)의 위치를 조절하여 보다 효과적으로 공기를 정화할 수 있다.
한편, 상기 제어부(18)는 상기 순방향 센서(30) 또는 역방향 센서(40)에서 감지된 값에 따라 각 레일구동부(20)를 제어하여 상기 순방향 대전부(14) 또는 상기 역방향 대전부(15)의 위치를 설정값에 따라 자동으로 조절하는 대전부위치제어부(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 대전부위치제어부(50)는 예를 들어 미세먼지 농도와 유속에 따라 사전에 설정된 값에 따라 소정의 거리를 갖는 증배구간이 형성되도록 각 레일구동부(20)를 제어하여 상기 순방향 대전부(14) 또는 상기 역방향 대전부(15)의 위치를 변경시킨다.
이하, 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)의 증배구간 형성에 따른 집진원리 특징을 설명한다.
도 10은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 구동 예1의 특징을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템의 구동 예2의 특징을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 10에 개념적으로 도시한 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)의 구동 예1은 집진부(13)에 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)가 근접하게 위치하여 집진부(13)의 전압판(132)에 유도전압을 일으켜 집진하는 구동 예이며, 상기 도 11에 개념적으로 도시한 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템(10)의 구동 예2는 집진부(13)에 순방향 대전부(14) 또는 역방향 대전부(15)가 증배구간(S)가 형성되도록 소정을 거리를 갖도록 떨어져 위치하고, 집진부(13)의 전압판(132)은 고전압 인가수단(11)에서 고전압의 전류를 공급받아 집진하는 구동 예이다.
상기 도 10에 구동 예1를 개념적으로 도시한 바와 같이, 유도전압을 이용한 전기집진은 순방향 대전부(14)는 고전압 인가수단(11)으로부터 11,000볼트 이상의 높은 직류전압으로 전하를 공급받고, 이와 같이 높은 전압으로 인가된 전하는 상기 순방향 대전부(14)의 이오나이저에 형성된 돌기 부위에서 충전되어 코로나 방전으로 방전됨으로써 하전영역(A2)을 형성한다.
이때, 외부에서 유입되는 오염된 공기에 포함된 분진, 먼지 내지 수분 등과 같은 미세입자(1)는 전기적으로 중성인 상태이며, 중성인 상태의 미세입자(1)가 상기 하전영역(A1)으로 들어오면 중성인 상태에서 음이온을 띤 기체분자와의 충돌 내지 흡착으로 음성인 상태의 하전된 미세입자(2)가 된다.
미세입자(1)가 하전되는 원리를 간단히 설명하면 순방향 대전부(14)에서 코로나 방전을 통해 주위에 강한 전계를 형성하고, 이와 같은 강한 전계는 주변기체의 내에 존재하는 자유전자를 가속시키고, 가속된 자유전자는 빠른 속도로 이동하면서 다른 기체분자와 충돌하며, 이렇게 가속된 자유전자와 충돌한 기체분자는 자유전자를 하나 더 배출하면서 양이온이 된다.
이와 같이 형성된 양이온이 된 기체분자는 순방향 대전부(14)를 향해 이동하면서 순방향 대전부(14)의 이오나이저를 포위하고 있는 기체분자 또는 이오나이저 자체에 충돌하고, 이때 발생한 새로운 자유전자는 전기장을 따라 접지된 집진전극(131)을 향해서 이동하고, 이와 같이 이동하는 자유전자가 코로나 영역을 벗어나면 전계가 약해져 급격히 이동속도가 떨어지고, 결국 기체분자를 이온화시키지는 못하는 속도로 기체분자와의 충돌로 기체분자의 표면에 흡착되어 음이온을 띤 기체분자를 형성한다.
이렇게 음이온을 띤 기체분자는 하전영역(A1)에 있는 미세입자(2)와 충돌 내지 흡착하여 미세입자(2)를 하전시킨다.
이와 동시에 상기 순방향 대전부(14)와 나란히 소정의 간격으로 떨어져 있는 판상의 전압판(132)은 상기 순방향 대전부(14)에 의해 음극의 유도전압을 일으키고, 접지된 양쪽 집진전극(131)은 정전유도와 정전방전으로 양극으로 대전된다.
따라서 전압판(132)과 각각의 집진전극(131) 사이에서 전기장을 형성하고, 상기 전기장으로 유입되는 하전된 미세입자(2-1)는 상기 집진전극(131)과는 인력이 작용하고, 상기 전압판(132)과는 척력이 작용하여 상기 집진전극(131)으로 딸려가서 부착된다.
이렇게 접지된 집진전극(131)으로 딸려가 부착됨으로써 포집된 미세입자(3)는 전하를 잃음으로써 전기적으로 중성인 미세입자가 된다.
이때, 상기 척력과 인력은 쿨롱(Coulomb)의 법칙에 따라 야기되는 힘으로 자세한 설명은 생략하다.
상기 구동 예1은 순방향(D1)의 경우만 설명하였으나, 역방향(D2)의 경우도 동일하다.
한편, 본 발명은 상기 도 11에 구동 예2를 개념적으로 도시한 바와 같이, 순방향 대전부(14)는 고전압 인가수단(11)으로부터 11,000볼트 이상의 높은 직류전압으로 전하를 공급받고, 이와 같이 높은 전압으로 인가된 전하는 상기 순방향 대전부(14)의 이오나이저에 형성된 돌기 부위에서 충전되어 코로나 방전으로 방전됨으로써 하전영역(A2)을 형성하는 것은 구동 예1과 동일하나, 상기 도 11에 도시한 바와 같이, 순방향 대전부(14)는 집진부(13)와 소정의 거리만큼 떨어져 있게 되어 상기 도 11에 도시한 바와 같은 소정의 거리를 갖는 증배구간(S)을 형성한다.
이와 같은 증배구간(S)은 외부에서 유입되는 오염된 공기에 포함된 분진, 먼지 내지 수분 등과 같은 중성인 상태의 미세입자(1)가 상기 하전영역(A1)으로 들어오면 중성인 상태에서 음이온을 띤 기체분자와의 충돌 내지 흡착으로 음성인 상태의 하전된 미세입자(2)가 되고, 이렇게 하전된 미세입자(2)는 증배구간(S)을 지나는 동안 서로 뭉쳐서 더 많은 량의 전하를 포함하는 미세입자(2)가 되고, 결국 더 많은 전하량으로 인해 더 큰 쿨롱(Coulomb)의 법칙에 따른 힘이 작용하게 된다.
이때, 이와 동시에 판상의 전압판(132)은 고전압 인가수단(11)으로부터 전류를 입력받아 음극이 되고, 접지된 양쪽 집진전극(131)은 양극으로 대전된다.
따라서 전압판(132)과 각각의 집진전극(131) 사이에서 전기장을 형성하고, 상기 전기장으로 유입되는 하전된 미세입자(2-1)는 상기 집진전극(131)과는 인력이 작용하고, 상기 전압판(132)과는 척력이 작용하여 상기 집진전극(131)으로 딸려가서 부착된다.
이렇게 접지된 집진전극(131)으로 딸려가 부착됨으로써 포집된 미세입자(3)는 전하를 잃음으로써 전기적으로 중성인 미세입자가 된다.
상기 구동 예2는 순방향(D1)의 경우만 설명하였으나, 역방향(D2)의 경우도 동일하다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명 의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
1 : 종래 양방향 정전필터 시스템
3 : 통풍로
10 : 본 발명에 따른 가변형 양방향 정전필터 시스템
11 : 고전압 인가수단
12 : 필터함체
13 : 집진부
14 : 순방향 대전부
15 : 역방향 대전부
16 : 순방향 이동레일
17: 역방향 이동레일
18 : 제어부
20 : 레일구동부
30 : 순방향 센서
40 : 역방향 센서
50 : 대전부위치제어부
121 : 순방향 유입공
122 : 역방향 유입공
123 : 개폐도어
124 : 전원차단부
125 : 슬라이딩 레일
100 : 오염된 공기
200 : 오염된 공기

Claims (8)

  1. 고전압을 공급하는 고전압 인가수단;
    순방향 또는 역방향으로 오염된 공기가 유통되는 유로를 제공하며, 내부에 설치공간을 제공하는 필터함체;
    상기 필터함체의 내부에 설치되며, 접지된 금속판으로 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극과 상기 고전압 인가수단에 연결된 금속판으로 전기장을 형성하는 전압판을 번갈아 병렬로 연속 설치하여 이루어진 집진부;
    상기 집진부의 순방향에 설치되며 상기 고전압 인가수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어지는 순방향 대전부;
    상기 집진부의 역방향에 설치되며, 상기 고전압 인가수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어지는 역방향 대전부;
    상기 필터함체에 설치되고, 상기 순방향 대전부가 전후방으로 이동되도록 체결되어 상기 순방향 대전부와 상기 집진부 사이의 증배구간을 형성하면서 상기 증배구간의 거리를 조절하기 위한 순방향 이동레일;
    상기 필터함체에 설치되고, 상기 역방향 대전부가 전후방으로 이동되도록 체결되어 상기 역방향 대전부와 상기 집진부 사이의 증배구간을 형성하면서 상기 증배구간의 거리를 조절하기 위한 역방향 이동레일; 및
    상기 고전압 인가수단의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터함체는
    공기가 유통되는 방향으로 길게 형성된 직육면체 형상으로 길이 방향으로 마주보는 양면에 순방향 유입공과 역방향 유입공을 형성하고, 길이 방향의 측면이 개방되는 개폐도어를 갖는 것;을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고전압 인가수단은
    상기 필터함체의 개폐도어와 연동하여 상기 개폐도어가 열리기 시작하면 전원공급을 기계적으로 차단하는 전원차단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 필터함체는
    상기 집진부가 안착되는 슬라이딩 레일을 더 포함하여, 상기 집진부는 상기 필터함체의 개폐도어를 통해 슬라이딩 방식으로 탈착되는 것;을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 순방향 대전부와 상기 역방향 대전부는
    소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 코로나 방전을 일으키는 다수의 돌기가 형성되고, 추가로 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 순방향 이동레일과 역방향 이동레일은
    상기 제어부에서 의해 구동이 제어되는 전동모터를 포함하는 레일구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 집진부의 일측 방향에 설치되어 일측 방향에서 유입되는 오염된 공기의 오염도 또는 유속을 측정하는 순방향 센서; 및
    상기 집진부의 타측 방향에 설치되어 타측 방향에서 유입되는 오염된 공기의 오염도 또는 유속을 측정하는 역방향 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 순방향 센서 또는 역방향 센서에서 감지된 값에 따라 상기 레일구동부를 제어하여 상기 순방향 대전부 또는 상기 역방향 대전부의 위치를 설정값에 따라 자동으로 조절하는 대전부위치제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전부와 집진부 사이의 거리가 조절되는 가변형 양방향 정전필터 시스템.
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