KR20210145329A - 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치는 대전부를 복합으로 구성하여 크기에는 변화가 없지만 초미세먼지 등의 집진 성능을 상대적으로 향상시킨 전기집진장치에 관한 것으로, 방전부, 포집부 및 전압부를 설치하기 위한 설치공간을 제공하는 함체; 상기 함체의 앞쪽 내지 뒤쪽 설치공간에 설치되고, 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으켜 포집대상을 하전시키는 이오나이저를 갖는 방전부; 상기 함체의 설치공간에 설치되며, 통전소재로 이루어진 판상의 접진된 포집판을 오염된 공기가 유통되는 방향으로 나란하게 연속으로 다수 개를 설치하여 하전된 미세입자를 포집하는 포집부; 및 통전소재로 이루어진 판 형상으로 판 형상의 면에는 방전이 이루어지는 다수의 방전핀가 형성되고 고전압 공급수단에 연결되어 상기 방전핀에서 코로나 방전을 일으키는 핀형 방전판과 상기 핀형 방전판을 상기 포집부의 포집판 사이에 등간격으로 설치하여 상기 포집판과 상기 핀형 방전판 사이에서 전기장을 형성하는 전압부;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하여, 방전부와 핀형 방전판으로 복합대전부를 형성함으로써 전기집장치의 크기는 그대로 유지하면서 하전 영역을 확대시켜 상대적으로 풍속이 빠르고 풍량이 많은 지하철 환기구 등에 적용되어 초미세먼지까지 상대적으로 높은 효율로 포집할 수 있는 효과가 있다.

Description

미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치{Electrostatic precipitator with composite charging unit to improve fine dust removal function}

본 발명은 공중이 이용하는 대형 시설이나 지하철 환기구와 같이 환기가 요구되는 곳에서 초미세먼지를 비롯한 다양한 대기 오염물 등을 단방향 또는 양방향에서 전기집진 방식으로 포집하는 전기집진장치에 관한 것으로, 특히 대전부를 복합으로 구성하여 크기에는 변화가 없지만 초미세먼지 등의 집진 성능을 상대적으로 향상시킨 전기집진장치에 관한 것이다.

통상적으로 전기집진장치(ESP)라고 일컫는 장치의 전기집진원리를 간략히 설명드리면, 전기집진장치(ESP)는 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 전기집진장치는 도 1 전기집진장치의 집진원리를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 코로나 방전을 일으키는 방전극(10)은 고전압 인가수단(PS)으로부터 11,000 Volt 이상의 높은 직류전압으로 전하를 공급받고, 이와 같이 높은 전압으로 인가된 전하는 상기 방전극(10)에 충전되어 코로나 방전으로 방전됨으로써 하전영역(A2)을 형성한다.

이때, 외부에서 유입되는 오염된 공기에 포함된 분진, 먼지 내지 수분 등과 같은 포집대상인 미세입자(1)는 전기적으로 중성인 상태이며, 중성인 상태의 미세입자(1)가 상기 하전영역(A2)으로 들어오면 중성인 상태에서 음이온을 띤 기체분자와의 충돌 내지 흡착으로 음성인 상태의 하전된 미세입자(2)가 된다.

오염된 공기에 포함된 포집대상인 미세입자(1)가 하전되는 원리를 간단히 설명하면 방전극(10)에서 코로나 방전을 통해 주위에 강한 전계영역(A1)을 형성하고, 이와 같은 강한 전계영역(A1)은 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 방전극(10)를 향해 이동하면서 방전극(10)을 포위하고 있는 기체분자 또는 방전극(10) 자체에 충돌하고, 이때 발생한 새로운 자유전자는 전기장을 따라 접지된 집진전극(30)을 향해서 이동하고, 이와 같이 이동하는 자유전자는 전계영역(A1)을 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(A2)에 있는 미세입자(1)와 충돌 내지 흡착하여 미세입자(1)를 하전시켜 하전된 미세입자(2)를 생성한다.

이와 동시에 방전극(10)과 나란히 소정의 간격으로 떨어져 있고 다수의 접지된 판상의 집진전극(30, 30-1)과 상기 집진전극(30, 30-1) 사이에 고전압 공급수단에 연결되어 고전압이 걸리는 판상의 다수의 전압판(20)을 형성하여 양쪽 집진전극(30, 30-1))은 정전유도와 정전방전으로 양극(+)으로 대전된다.

따라서 전압판(20)과 집진전극(30) 사이에서는 전기장이 형성되고, 상기 전기장으로 유입되는 하전된 미세입자(2)는 상기 집진전극(30)과는 인력이 작용하고, 상기 핀형 방전판(20)과는 척력이 작용하여 상기 집진전극(30)으로 끌려가서 부착된다.

이렇게 접지된 집진전극(30)으로 끌려가서 부착됨으로써 포집된 미세입자(3)는 전하를 잃게되어 전기적으로 중성인 미세입자가 된다.

이때, 상기 척력과 인력은 쿨롱(Coulomb)의 법칙에 따라 야기되는 힘으로 자세한 설명은 생략하다.

이와 같은 전기집진원리를 이용하는 전기집진장치는 통상적으로 1단형과 2단형으로 구분하는데, 1단형은 방전극을 포함하는 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 1단형은 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 2단형은 방전극을 포함하는 방전부와 집진부가 별도로 되어 있는 것으로 방전부의 방전극과 집진부의 집진전극의 전압차에 의해 전기장을 형성하고, 상기 방전부를 거쳐 하전된 입자가 상기 전기장 내로 유입되면 이를 상기 집진부의 집진전극으로 끌어당겨 포집한다.

이와 같은 2단형은 방전부와 집진부와 전계가 분리되어 있어 비교적 함진 농도가 적은 배기 처리에 주로 사용된다.

한편, 2단형은 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 유도핀형 방전판을 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 방전전극을 톱과 같은 형상의 돌기형 방전전극으로 대체함으로써 기계적 강도를 높이고 상대적으로 넓은 하전 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기 종래기술에 따른 전기집진장치는 초미세먼지 등을 포집하는 포집 성능을 높이기 위해서는 하전 영역을 넓이기 위해 장치 자체가 커지는 문제점이 있어 포집 성능을 향상시키는데 설계에 따른 어려움이 있어, 전기집진장치의 크기는 그대로 유지하면서 하전 영역이 확대된 복합대전부를 갖는 전기집진장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 종래 유도전압을 이용한 전기집진장치의 크기는 그대로 유지하면서도 하전 영역을 확대시켜 집진 성능이 상대적으로 향상된 전기집진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 구조적으로 단순하고 각 구성들의 기계적 강성이 상대적으로 높고, 풍속으로 인한 진동의 영향이 거의 없는 전기집진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 모듈 형태로 다수의 전기집진장치가 상호 체결될 수 있는 모듈형 전기집진장치를 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 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치는직육면체 형태로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 양쪽 측면은 폐쇄되고 앞, 뒤, 상, 하는 모두 개방되고 방전부, 포집부 및 전압부를 설치하기 위한 설치공간을 제공하는 함체; 상기 함체의 앞쪽 내지 뒤쪽 설치공간에 설치되고, 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으켜 포집대상을 하전시키는 이오나이저를 갖는 방전부; 상기 함체의 설치공간에 설치되며, 통전소재로 이루어진 판상의 접진된 포집판을 오염된 공기가 유통되는 방향으로 나란하게 연속으로 다수 개를 설치하여 하전된 미세입자를 포집하는 포집부; 및 통전소재로 이루어진 판 형상으로 판 형상의 면에는 방전이 이루어지는 다수의 방전핀가 형성되고 고전압 공급수단에 연결되어 상기 방전핀에서 코로나 방전을 일으키는 핀형 방전판과 상기 핀형 방전판을 상기 포집부의 포집판 사이에 등간격으로 설치하여 상기 포집판과 상기 핀형 방전판 사이에서 전기장을 형성하는 전압부;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 함체는 좌측과 우측의 폐쇄된 측면을 형성하며 외주면을 따라 수직으로 동일한 높이로 형성한 결합틀을 갖는 한쌍의 측판부;와 상기 한쌍의 측판부를 상호 연결하는 고정대;로 이루어지고, 상기 측판부에 의해 형성된 측면을 제외한 나머지 면은 모두 개방되어 인접한 함체와 상호 체결되어 결합되는 모듈형 함체인 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 방전부는 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 방전부는 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 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 방전부는 금속소재로 이루어진 와이어 형태의 와이어 이오나이저;로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 와이어 이오나이저는 봉 형태의 전극을 감싸면서 접하도록 오목한 부위가 형성된 접촉단을 형성하고, 방전이 이루어지는 와이어는 상기 접촉단에 결합되어 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 핀형 방전판에 형성되는 방전핀은 공기가 흐르는 방향의 수직 방향으로 나란하게 배열되는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 핀형 방전판에 형성되는 방전핀은 핀형 방전판과 포집판 사이의 거리 대비 40% ~ 60%의 높이를 갖는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 상기 핀형 방전판은 공기가 흐르는 방향을 기준으로 전단 내지 후단에서 전체 폭의 5 % ~ 20 %의 구간에만 방전핀을 형성하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해, 본 발명에 따른 전기집진장치는 방전부와 핀형 방전판으로 복합대전부를 형성함으로써 전기집장치의 크기는 그대로 유지하면서 하전 영역을 확대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기집진장치는 단순한 구조로 기계적 안정성과 내구성을 향상시키고 집진효율도 향상시키는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 전기집진장치는 상대적으로 풍속이 빠르고 풍량이 많은 지하철 환기구에 적용되어 초미세먼지까지 상대적으로 높은 효율로 포집할 수 있는 효과가 있다.

더 나아가, 본 발명에 따른 전기집진장치 설치공간, 풍속, 풍량, 집진효율 등 따른 조건에 맞춰 블록을 결합하는 방식으로 행과 열로 집진벽을 형성하고, 이를 다중으로 설치하여 설치조건에 부합하는 전기집진장치를 상대적으로 용이하게 구성할 수 있는 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 전기집진장치의 집진원리를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 함체의 실시 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 방전부의 이오나이저 실시 예를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 포집부를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 전압부를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 복합대전부 형성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 방전핀을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 핀형 방전판의 실시 예를 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.

도 2 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치의 구성을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기집진장치(100)는 직육면체 형태로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 양쪽 측면은 폐쇄되고 앞, 뒤, 상, 하는 모두 개방되고 방전부(140-1, 140-2), 포집부(120) 및 전압부(130)를 설치하기 위한 설치공간을 제공하는 함체(110)와, 상기 함체(110)의 앞쪽 내지 뒤쪽 설치공간에 설치되고, 고전압 공급수단(PS)에 연결되어 코로나 방전을 일으켜 포집대상을 하전시키는 이오나이저를 갖는 방전부(140)와, 상기 함체(110)의 설치공간에 설치되며, 통전소재로 이루어진 판상의 접진된 포집판을 오염된 공기가 유통되는 방향으로 나란하게 연속으로 다수 개를 설치하여 하전된 미세입자를 포집하는 포집부(120)와, 통전소재로 이루어진 판 형상으로 판 형상의 면에는 방전이 이루어지는 다수의 방전핀가 형성되고 고전압 공급수단에 연결되어 상기 방전핀에서 코로나 방전을 일으키는 핀형 방전판과 상기 핀형 방전판을 상기 포집부의 포집판 사이에 등간격으로 설치하여 상기 포집판과 상기 핀형 방전판 사이에서 전기장을 형성하는 전압부(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 본 발명에 따른 전기집진장치(100)의 외관을 형성하는 함체(110)는 도 3 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 함체의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 함체(110)는 직육면체 형태로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 양쪽 측면은 폐쇄되고, 앞쪽(F)과 뒤쪽(R)는 모두 개방되어 양쪽 방향에서 오염된 공기가 관통할 수 있는 공간을 제공한다.

이와 같은 함체(110)는 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 구성들이 내부의 설치공간에 설치될 수 있도록 하는 공간을 제공하면서 외관을 형성하고 지지틀 역할을 한다.

따라서, 함체(110)는 강성이 상대적으로 높은 금속소재로 이루어지되, 부식에 강한 스테인레스 소재의 금속 또는 아연을 도금한 금속 등과 같은 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 함체(110)를 규격화된 직육면체 형태로 함으로써 본 발명에 따른 전기집진장치(100)를 블록처럼 결합하여 다양한 규격의 전기집진장치를 구성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 직육면체 형태의 함체(110)의 상면과 하면은 필요에 따라 개방되거나 폐쇄될 수 있으나, 상기 도 2에 도시한 바와 같이 모두 개방되는 것이 바람직하다.

이처럼 본 발명에 따른 함체(110)는 상기 도 2에 도시한 바와 같이 기본적으로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 양쪽 측면은 폐쇄되고 앞과 뒤는 모두 개방된 공간을 제공하기 위하여 다양한 구조와 형태가 될 수 있으나, 상기 도 3에 실시 예로 도시한 바와 같이, 상기 함체(110)는 좌측과 우측의 폐쇄된 측면을 형성하며 외주면을 따라 수직으로 동일한 높이로 형성한 결합틀(113)을 갖는 한쌍의 측판부(112-R, 112-L)와 상기 한쌍의 측판부(112-R, 112-L)를 상호 연결하는 4개의 고정대(111)를 결합한 모듈형 함체(110)인 것이 바람직하다.

상기 도 3에 도시한 바와 같은 모듈형 함체(110)는 다수 개의 본 발명에 따른 전기집진장치(100)를 결합시켜 전기집진장치를 구성함에 있어서, 각 본 발명에 따른 전기집진장치(100)의 결합은 용접방식이나 다양한 체결 수단을 이용하여 결합이 가능하나, 측판부(112)의 결합틀(113)에 볼트(115) 체결을 위한 볼트 체결공을 형성하고, 체결 수단으로 볼트와 너트를 이용하여 서로 접하고 있는 본 발명에 따른 전기집진장치(100)를 결합시킴으로써 향후 해체가 가능하며 빠른 조립과 기계적 안정성이 상대적으로 높은 장점이 있다.

한편, 상기 결합틀(113)은 모듈함체(110) 자체의 기계적 강도를 높이는 역할을 함과 동시에 본 발명에 따른 전기집진장치(100)를 복수 개로 조립하는 경우 전기집진장치(100) 간에 결합을 위한 결합면을 제공하는 역할을 한다.

상기 방전부(140)는 상기 함체(110)의 방전부 설치공간의 앞쪽 내지 뒤쪽에 설치되고, 고전압 공급수단(PS)에 연결되어 코로나 방전을 일으켜 포집대상을 하전시키는 수단으로 하전영역을 형성하는 이오나이저를 포함한다.

한편, 방전부(140)는 상기 함체(110)의 앞쪽이나 뒤쪽 어느 한쪽에 설치되어 본 발명에 따른 단방향 전기집진장치를 구성하거나, 상기 도 2에 도시한 바와 같이 앞쪽과 뒤쪽 모두에 설치되어 양방향 전기집진장치를 구성한다.

그리고, 이와 같이 고전압 공급수단(PS)에 전기적으로 연결된 방전부(140)를 이루는 이오나이저에 의해 코로나 방전 현상이 일어난다.

이와 같은 방전부(140)에서 코로나 방전을 일으키는 이오나이저는 코로나 방전을 일으킬 수 있는 다양한 형태와 구조의 이오나이저로 이루어질 수 있으며, 어느 특정된 이오나이저에 국한되지 않지만, 도 4 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 방전부의 이오나이저 실시 예를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같은 형태와 구조를 갖는 이오나이저로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 방전부(140)를 이루는 이오나이저의 실시 예로 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저(I-1)로 이루어지거나, 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 코로나 방전을 일으키는 다수의 돌기가 형성되고, 추가로 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저(I-2)로 이루어질 수 있고, 금속소재로 이루어진 와이어 형태의 와이어 이오나이저(I-3)로 이루어질 수 있다.

상기 돌기가 형성된 이오나이저(I-1)는 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고, 상기 다수의 돌기에서 코로나 방전이 현상이 발생하여 포집대상인 미세입자들이 하전되는 하전영역을 형성한다.

상기 멀티크로스핀 이오나이저(I-2) 역시 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 코로나 방전을 일으키는 다수의 돌기가 형성되고, 추가로 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성하여 상기 돌기가 형성된 이오나이저(I-1)에 비해 보다 많은 돌기를 제공한다.

상기 와이어 이오나이저(I-3)는 하전영역을 생성하기 위해 통상적으로 사용되는 직경 1 mm 이하의 가느다란 금속선으로 텅스텐 소재가 주로 이용되고, 상기 와이어 이오나이저(I-3)는 봉 형태의 전극을 감싸면서 접하도록 오목한 부위가 형성된 접촉단(I-3-1)을 형성하고, 방전이 이루어지는 와이어(I-3-2)는 상기 접촉단(I-3-1)에 결합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 포집부(120)는 상기 도 2 및 도 5 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 포집부를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 함체(110)의 개방된 내부공간에 설치되며, 통전소재로 이루어진 판상의 포집판(121)을 오염된 공기가 유통되는 방향으로 나란하게 연속으로 다수 개를 설치하여 하전된 미세입자를 포집한다.

이때, 상기 포집부(120)를 구성하는 포집판(121)들은 모두 전기적으로 연결되어 접지된다.

따라서, 이와 같이 포집부(120)의 포집판(121)들은 전기적으로 양전하(+)를 갖는 전극이 된다.

한편, 상기 포집판(121)의 크기는 상기 함체(110) 내부에 설치될 수 있는 가능한 넓은 크기로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 전압부(130)는 상기 도 2 및 도 6 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 전압부를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 구리나 텅스텐 소재와 같은 전기 전도율이 높으면서 기계적 강성이 상대적으로 높은 소재를 이용하여 판 형상으로 하고, 상기 판 형상의 면에는 방전이 이루어지는 다수의 방전핀(132)을 형성한 핀형 방전판(131)을 상기 도 5에 도시한 바와 같은 포집부(120)의 포집판(121) 사이 마다 등간격으로 설치하고, 이와 같은 핀형 방전판(131)들은 고전압 공급수단(PS)에 전기적으로 연결되어 상기 방전핀(132)에서 코로나 방전을 일으켜 하전영역을 형성하여 포집판(121)과 핀형 방전판(131) 사이로 유입되는 오염된 공기에 포함된 포집대상을 하전시키고, 동시에 핀형 방전판(131)과 상기 포집판(121) 사이에서 전기장을 일으켜 하전된 포집대상들이 상기 포집판(121)에 포집될 수 있는 물리적 환경을 제공한다.

즉, 상기 전압부(130)는 상기 도 2 및 6에 도시한 바와 같이 상기 포집부(120)의 포집판(121)들 사이에 마다 등간격으로 설치되고 서로 전기적으로 연결되어 고전압 공급수단으로부터 고전압으로 전하를 공급받음으로써 음전하(-)를 갖는 전극이 되는 다수 개의 핀형 방전판(131)으로 이루어져 포집판(121)과 핀형 방전판(131) 사이에서 강력한 전기장을 형성하고, 동시에 방전핀(132)을 통해 코로나방전을 일으켜 하전영역(A2)을 생성한다.

따라서, 본 발명에 따른 전기집진장치(100)는 도 7 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 복합대전부 형성을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 방전부(140)에 의해 형성되는 하전 영역(A2)에 추가로 고전압 공급수단(PS)에 전기적으로 연결되고, 다수의 방전핀(132)이 형성된 핀형 방전판(132)으로 이루어진 전압부(130)에 의해 하전 영역(A2)이 형성됨으로써 방전부(140)와 전압부(130)에 의해 복합적으로 이루어져 하전 영역(A2)을 형성하는 복합대전부를 형성한다.

한편, 포집부(120)의 포집판(121) 사이에 등간격으로 삽입된 핀형 방전판(131)은 고전압 공급수단(PS)에 전기적으로 연결되어 상기 고전압 공급수단(PS)으로부터 직류 10 KV ~ 12 KV를 공급받고, 상기 핀형 방전판(131)에 일체로 형성된 다수의 방전핀(132)에서는 높은 전압으로 인한 코로나 방전이 일어나면서 하전영역(A2)을 형성하고, 이와 같은 하전영역(A2)을 통과하는 포집대상인 미세먼지 등은 하전되고, 이렇게 방전핀(132)에 의해 하전된 미세먼지 등은 양전하(+)를 갖는 포집판(121)과 음전하(-)를 갖는 핀형 방전판(131) 사이의 전하량 차이로 인해 생성된 전기장에 의해 포집판(121) 쪽으로 인력이 작용하고 핀형 방전판(131)과는 척력이 작용하여 포집판(121)에 포집된다.

한편, 상기 방전핀(132)에 대해 추가로 설명하면, 도 8 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 방전핀을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 핀형 방전판(131)에 형성되는 방전핀(132)은 오염된 공기가 흐르는 방향의 수직 방향으로 나란하게 배열되는 것이 바람직하다.

이는 오염된 공기가 흐르는 범위 전체에 고르게 하전영역(A2)이 생성될 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 방전핀(132)의 높이(h)는 핀형 방전판(131)과 포집판(121) 사이의 거리(d) 대비 40% ~ 60%의 높이를 갖는 것이 바람직하다.

예를 들어, 핀형 방전판(131)과 포집판(121) 사이의 거리(d)가 10 cm이라면, 방전핀(132)은 4 cm ~ 6 cm 높이(h)로 형성하는 것이 바람직하다.

이는 방전핀(132)의 끝점에서 가장 강력한 전계가 형성됨으로 인해 가장 강력한 전계가 핀형 방전판(131)과 포집판(121) 사이의 중심부위에 위치하도록 하여 전계를 중심으로 형성되는 하전영역(A2)이 핀형 방전판(131)과 포집판(121) 사이의 중심부위에서 부터 고르게 형성될 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치(100)의 상기 핀형 방전판(131)은 도 9 본 발명 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치에 따른 핀형 방전판의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 공기가 흐르는 방향을 기준으로 전단과 후단에서 전체 폭(L)의 5 % ~ 20 %의 구간(0.05L ~ 0.2L)에만 방전핀(132)을 형성할 수 있다.

즉, 핀형 방전판(131)의 양쪽면 전체 면에 걸쳐, 방전핀(132)을 형성할 수 있으나, 상기 도 9에 도시한 바와 같이, 공기가 흐르는 방향을 기준으로 핀형 방전판(131)의 전단 부분간(0.05L ~ 0.2L)과 후단 부분간(0.05L ~ 0.2L)에만 방전핀(132)을 형성하여 하전구간(A2)과 방전핀(132)이 형성되지 않은 집진구간으로 구분할 수 있다.

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.

A1 : 전계영역
A2 : 하전영역
PS : 고전압 공급수단
1 : 포집대상인 미세입자
2 : 하전된 미세입자
3 : 포집된 미세입자
10 : 방전극
20 : 전압판
30 : 집진전극
100 : 본 발명에 따른 전기집진장치
110 : 함체
111 : 고정대
112 : 측판부
113 : 결합틀
120 : 포집부
121 : 포집판
130 : 전압부
131 : 핀형 방전판
132 : 방전핀
140 : 방전부

Claims (9)

1. 직육면체 형태로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 양쪽 측면은 폐쇄되고 앞, 뒤, 상, 하는 모두 개방되고 방전부, 포집부 및 전압부를 설치하기 위한 설치공간을 제공하는 함체;
   상기 함체의 앞쪽 내지 뒤쪽 설치공간에 설치되고, 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으켜 포집대상을 하전시키는 이오나이저를 갖는 방전부;
   상기 함체의 설치공간에 설치되며, 통전소재로 이루어진 판상의 접진된 포집판을 오염된 공기가 유통되는 방향으로 나란하게 연속으로 다수 개를 설치하여 하전된 미세입자를 포집하는 포집부; 및
   통전소재로 이루어진 판 형상으로 판 형상의 면에는 방전이 이루어지는 다수의 방전핀가 형성되고 고전압 공급수단에 연결되어 상기 방전핀에서 코로나 방전을 일으키는 핀형 방전판과 상기 핀형 방전판을 상기 포집부의 포집판 사이에 등간격으로 설치하여 상기 포집판과 상기 핀형 방전판 사이에서 전기장을 형성하는 전압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 함체는
   좌측과 우측의 폐쇄된 측면을 형성하며 외주면을 따라 수직으로 동일한 높이로 형성한 결합틀을 갖는 한쌍의 측판부;와 상기 한쌍의 측판부를 상호 연결하는 고정대;로 이루어지고, 상기 측판부에 의해 형성된 측면을 제외한 나머지 면은 모두 개방되어 인접한 함체와 상호 체결되어 결합되는 모듈형 함체인 것;을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 방전부는
   코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저로 이루어지는 것;을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 방전부는
   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 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 방전부는
   금속소재로 이루어진 와이어 형태의 와이어 이오나이저;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 와이어 이오나이저는
   봉 형태의 전극을 감싸면서 접하도록 오목한 부위가 형성된 접촉단을 형성하고, 방전이 이루어지는 와이어는 상기 접촉단에 결합되어 이루어지는 것;을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 핀형 방전판에 형성되는 방전핀은
   공기가 흐르는 방향의 수직 방향으로 나란하게 배열되는 것;을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 핀형 방전판에 형성되는 방전핀은
   핀형 방전판과 포집판 사이의 거리 대비 40% ~ 60%의 높이를 갖는 것;을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 핀형 방전판은
   공기가 흐르는 방향을 기준으로 전단 내지 후단에서 전체 폭의 5 % ~ 20 %의 구간에만 방전핀을 형성하는 것;을 특징으로 하는 미세먼지 제거기능 향상을 위한 복합대전부를 갖는 전기집진장치.

Images