KR20230033497A - 정전집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세한 분진이나 입자의 집진 및 다양한 유해 가스의 처리를 하나의 장치 내에서 처리 가능하도록 일체화함으로써 소형 장치에 적용할 수 있는 집진장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정전집진장치는 미세한 분진이나 입자의 집진 및 다양한 유해 가스의 처리를 하나의 장치 내에서 처리 가능하도록 일체화함으로써 소형 장치에 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 정전집진장치는 오존제거부를 통해 공기중에 포함된 오존을 본체의 양측에서 각각 제거할 수 있으며, 순환부를 통해 오존의 제거효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

정전집진장치{Electrostatic dust collector}
본 발명은 정전집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세한 분진이나 입자의 집진 및 다양한 유해 가스의 처리를 하나의 장치 내에서 처리 가능하도록 일체화함으로써 소형 장치에 적용할 수 있는 정전집진장치에 관한 것이다.
산업화와 함께 환경오염이 심화되면서 환경문제에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있고, 이를 해결하기 위한 연구가 다양 방면에서 진행되고 있다. 환경오염 문제는 그 해결의 차원에서 볼 때, 크게 대기오염과 수질오염 그리고 토양오염으로 구분할 수 있다. 이 중 대기오염의 문제는 일찍이 선진국들에서 심각하게 인식되어 왔고 우리나라도 그 정도가 날로 심해지고 있는 실정이다.
대기오염 물질을 효과적으로 제어하기 위하여 다양한 장치가 연구, 개발 및 사용되고 있다. 원심력을 이용하는 사이클론(Cyclone), 화학적 반응을 이용하여 유해 가스를 제거하는 스크러버(Scrubber), 입자를 대전시켜 정전기력으로 집진하는 전기집진기(Electrostatic Precipitator, ESP) 등이 그 대표적인 장치들이다.
이들 중 전기집진기는 직류 고전압에 의하여 코로나 방전을 발생시키고, 공기 중의 분진 입자를 대전시켜 대전된 분진 입자를 전기장 내에서 전기력에 의하여 집집하는 방식이며, 정전 집진방식의 일 예로, 국내 등록특허공보 제10-0308333호에는 정전기 집진장치가 개시되어 있다.
상기의 국내 등록특허공보 제10-0308333호에 개시된 정전기 집진장치는 송풍기와 필터가 구비된 통풍 가능한 집진실을 가진 통체의 내부에 아크릴 등의 합성수지재질의 밀봉형 케이스로 된 정전극판을 겸하는 집진판을 일정한 간격의 병렬로 설치하고, 각 집진판 내부에 마찰판을 모터로 구동되는 회전축에 의해 회전되게 설치함으로써 정전극판과 마찰판과의 회전마찰에 의하여 발생된 정전기가 대전된 집진판 표면에 집진실을 통과하는 분진의 입자가 흡착되면서 집진된다.
그러나, 이와 같은 종래의 정전 집진장치는 그 구조가 복잡할 뿐 아니라 집진실을 통과하는 과정에서 분진이 달라붙어 집진판의 분리 및 결합이 어려워 사용상의 문제가 있고, 최근에는 정전 집진장치의 유지 및 관리가 용이한 정전 집진장치의 개발이 요구되고 있다.
KR 10-0308333 A KR 10-2015-0027430 A KR 10-2015-0045068 A
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 미세한 분진이나 입자의 집진 및 다양한 유해 가스의 처리를 하나의 장치 내에서 처리 가능하도록 일체화함으로써 소형 장치에 적용할 수 있는 정전기를 이용한 정전집진장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전집진장치는 공기가 흐를 수 있도록 내부에 공기통로가 형성되고, 길이방향 양측 단부에 각각 유입구 및 유출구가 마련된 본체와; 상기 본체의 유입구 측 또는 유출구 측 공기통로에 설치되는 송풍팬과; 상기 본체를 통과하는 공기중에 포함된 미세입자를 대전시켜 집진하도록 상기 본체 내에 상기 본체를 가로지르는 방향으로 설치되고, 상기 본체의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되며, 양전원이 인가되는 제1집진전극들 및 음전원이 인가되는 제2집진전극들을 포함하는 집진부와; 상기 집진부 및 상기 오존제거부에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 송풍팬 및 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 제1집진전극 및 제2집진전극은 각각 탄소섬유, 또는 탄소나노튜브, 또는 탄소섬유와 나노금속파우더의 혼합 조성물, 또는 탄소나노튜브와 나노금속파우더의 혼합 조성물로 이루어진 코어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1집진전극 및 제2집진전극은 각각 상기 코어부를 감싸도록 형성되고 절연성을 갖는 우레탄수지 또는 고무재로 이루어진 피복부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 집진부는 상기 집진전극들 사이사이에 각각 개재되어 상기 집진전극들 사이에서 스파크가 발생하는 것을 방지하도록 탄소나노튜브로 이루어지고, 메시망 구조를 가지는 스파크방지판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 유입구 측으로 흡입되는 공기중의 오존 및 상기 집진부를 통과하여 상기 유출구 측으로 배출되는 공기중의 오존을 제거하도록 상기 유입구 측 또는 상기 유출구 측 공기통로에 상기 본체의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되고, 양전원이 인가되는 복수의 오존전극을 포함하는 오존제거부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원공급부는 외부전원으로부터 교류전원을 공급받아 양의 전원신호만을 정류하여 출력하는 제1정류회로부와, 음의 전원신호만을 정류하여 출력하는 제2정류회로부를 더 구비하고, 상기 전원공급부는 상기 제1정류회로부에서 출력되는 양의 전원신호를 상기 제1집진전극으로 공급하고, 상기 제2정류회로부에서 출력되는 음의 전원신호를 상기 제2집진전극으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 유출구 측의 상기 본체에 일 측이 연결되고, 상기 유출구 측의 상기 본체에 타 측이 연결되며, 내부에는 상기 유출구 측으로 이동하는 상기 본체 내의 공기를 상기 유입구 측으로 순환시키기 위한 순환통로가 구비된 바이패스관과, 상기 바이패스관 내부에 설치되는 블로어를 포함하는 순환부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 유출구 측에 연결된 상기 바이패스관의 일 측 내부에는 오존농도를 검출하기 위한 오존농도검출센서가 더 구비되고, 상기 제어부는 상기 오존농도검출센서에서 검출된 오존농도값이 설정된 기준값보다 높으면 상기 블로어를 작동시키도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 정전집진장치는 미세한 분진이나 입자의 집진 및 다양한 유해 가스의 처리를 하나의 장치 내에서 처리 가능하도록 일체화함으로써 소형 장치에 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 정전집진장치는 오존제거부를 통해 공기중에 포함된 오존을 본체의 양측에서 각각 제거할 수 있으며, 순환부를 통해 오존의 제거효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전집진장치의 분리사시도.
도 2는 도 1에 도시된 정전집진장치의 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 정전집진장치의 집진부에 각각 공급되는 전원의 파형을 나타낸 그래프.
도 5는 집진부의 메시망 구조를 나타낸 사시도.
도 6은 스파크방지판이 더 구비된 본 발명에 따른 정전집진장치의 단면도.
도 7은 순환부가 더 구비된 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정전집진장치의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전집진장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도7 에는 본 발명에 따른 정전집진장치가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 정전집진장치는 본체(10)와, 송풍팬(17)과, 집진부(20)와, 오존제거부(40)와, 전원공급부(50)와, 제어부(60)를 구비한다.
본체(10)는 일정 길이를 갖고, 공기가 흐를 수 있도록 내부에 공기통로(13)가 형성되며, 길이방향 일 단부에는 공기통로(13)로 공기가 유입될 수 있는 유입구(11)가 형성되고, 타 측 단부에는 공기통로(13)를 통과하는 공기가 배출될 수 있는 유출구(12)가 형성된 파이프 구조를 가진다.
송풍팬(17)은 본체(10)의 유입구(11) 측 또는 유출구(12) 측 공기통로(13)에 설치되어 본체(10) 외측의 공기를 유입구(11)를 통해 흡입하여 공기통로(13)를 경유하여 유출구(12)로 배출시키는 것으로서, 본 실시 예에서는 유출구(12) 측에 설치된 구조를 적용하였다. 송풍팬(17)에는 구동모터(18)가 구비되며, 구동모터(18)는 지지프레임(19)에 의해 본체(10) 내부에 고정된다.
집진부(20)는 본체(10)를 통과하는 공기중에 포함된 미세입자를 대전시켜 집진하도록 본체(10) 내에 본체(10)를 가로지르는 방향으로 설치되고, 본체(10)의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되는 복수의 집진전극을 포함한다.
집진전극은 양전원이 인가되며 서로 일정 간격 이격되는 복수의 제1집진전극(21)과, 제1집진전극(21)들 사이에 개재되고 음전원이 인가되는 복수의 제2집진전극(22)을 포함한다.
제1집진전극(21) 및 제2집진전극(22)은 각각 본체(10)의 공기통로(13) 내측에 설치할 수 있도록 원형으로 형성되고 내측이 개방된 지지틀(23)과, 지지틀(23)의 개방된 내측에 설치되는 메시망(24)을 포함하여 구성된다.
제1집진전극(21) 및 제2집진전극(22)의 메시망(24)은 탄소섬유로 이루어진 코어부(24A)와, 이 코어부(24A)를 감싸도록 형성되고 높은 절연성을 갖는 우레탄수지 또는 고무재로 이루어진 피복부(24B)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 다르게 메시망의 코어부는 탄소나노튜브로 이루어질 수도 있고, 그래핀으로 이루어질 수도 있다.
또한, 메시망의 코어부는 탄소섬유와 나노금속파우더(구리, 은, 알루미늄, 니켈, 코발크, 철 등)의 혼합 조성물로 이루어질 수도 있고, 이와 다르게 탄소나노튜브와 나노금속파우더(구리, 은, 알루미늄, 니켈, 코발크, 철 등)의 혼합 조성물로 이루어질 수도 있다.
한편, 집진부(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 집진전극들 사이사이에 각각 개재되어 집진전극들 사이에서 스파크가 발생하는 것을 방지하는 스파크방지판(30)을 더 구비할 수 있다.
스파크방지판(30)은 서로 인접하는 제1집진전극(21)과 제2집진전극(22) 사이에 각각 개재되며, 제1집진전극(21) 및 제2집진전극(22)과 같이 본체(10) 내부에 설치를 위한 지지틀(23)과, 지지틀(23)에 설치되는 메시망(24)을 구비하며, 이 메시망(24)은 탄소나노튜브로 구성된다.
오존제거부(40)는 유입구(11) 측으로 흡입되는 공기중의 오존 및 집진부(20)를 통과하여 유출구(12) 측으로 배출되는 공기중의 오존을 제거하도록 유입구(11) 측 및 유출구(12) 측 공기통로(13)에 설치된다.
오존제거부(40)는 본체(10)의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되고, 양전원이 인가되는 복수의 오존전극(41)을 포함하여 구성된다. 오존전극(41)은 집진전극과 같이 지지틀과 메시망을 포함하여 구성된다.
전원공급부(50)는 집진부(20)의 집진전극 및 오존제거부(40)의 오존전극(41)에 전원을 공급하는 것으로서, 변압부와, 정류부를 구비한다.
변압부는 외부전원 즉, 상용전원으로부터 교류전원을 공급받아 수천 V 또는 수만 V로 승압시킨다.
정류부는 변압부에서 출력되는 고압의 교류전원을 공급받아 고압의 교류전원에서 양의 전원신호만을 정류하여 출력하는 제1정류회로부와, 음의 전원신호만을 정류하여 출력하는 제2정류회로부를 포함하여 구성된다.
그리고, 전원공급부(50)는 제1정류회로부에서 출력되는 양의 전원신호를 제1집진전극(21)으로 공급하고, 제2정류회로부에서 출력되는 음의 전원신호를 제2집진전극(22)으로 공급한다.
제1집진전극(21)으로 공급되는 양의 전원신호는 도 3에 도시된 바와 같이 시간 변화에 따라 양전압의 크기가 점진적으로 증가하다가 다시 감소하는 신호형태가 반복되고, 제2집진전극(22)으로 공급되는 음의 전원신호는 도 4에 도시된 바와 같이 시간 변화에 따라 음 전압의 크기가 점진적으로 증가하다가 다시 감소하는 신호형태가 반복되는 패턴을 가진다.
그리고, 전원공급부(50)는 제1집진전극(21)으로 공급되는 양의 전원신호 중에서 양 전압의 크기가 가장 큰 시점에 제2집진전극(22)으로 공급되는 음의 전원신호 중에서 음 전압의 크기가 가장 큰 시점이 일치하도록 양의 전원신호와 음의 전원신호의 위상을 일치시킬 수 있다.
한편, 도시된 바와 다르게 전원공급부(50)는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 AC/DC 컨버터를 구비하여, 수천 볼트(V) 또는 수만 볼트(V)의 정전압을 출력할 수도 있다. 이 경우, 집진전극에 고압으 정전압이 지속적으로 유지되므로 미세입자의 집진 및 포집 효율을 높일 수 있다.
제어부(60)는 송풍팬(17) 및 전원공급부(50)의 동작을 제어하는 것으로서, 송풍팬(17)을 작동시킬 때에는 전원공급부(50)로부터 집진부(20) 및 오존제거부(40)로 동시에 전원이 공급되도록 전원공급부(50)를 제어하고, 송풍팬(17)을 중지시킬 때에는 집진부(20) 및 오존제거부(40)로 공급되는 전원이 차단되게 전원공급부(50)를 제어한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 집진장치는 송풍팬(17)이 회전하면서 본체(10)의 유입구(11) 측으로부터 외기가 흡입되어 공기통로(13)로 이동하며, 공기통로(13)를 따라 공기가 이동하는 도중에 고압의 양전원이 공급되는 오존전극(41)에 오존이 포집되면서 공기중의 오존이 1차 제거된다. 그리고, 고압의 양전원이 공급되는 집진부(20)의 제1집진전극(21)에는 음전하를 띠는 미세입자들이 포집되고, 고압의 음전원이 공급되는 집진부(20)의 제2집진전극(22)에는 양전하를 띠는 미세입자들이 포집되면서 유출구(12) 측으로 이동하는 공기중에는 오존 및 미세입자들이 제거된다. 또한, 본체(10)의 유출구(12) 측에 설치된 오존제거부(40)를 통해 유출구(12) 측으로 이동하는 공기중의 오존이 2차 제거된다.
한편, 도 7에는 순환부(70)를 더 구비하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 집진장치가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 순환부(70)는 유출구(12) 측의 본체(10)에 일 측이 연결되고, 유출구(12) 측의 본체(10)에 타 측이 연결되며, 내부에는 유출구(12) 측으로 이동하는 본체(10) 내의 공기를 유입구(11) 측으로 순환시키기 위한 순환통로가 구비된 바이패스관(71)과, 바이패스관(71) 내부에 설치되는 블로어(72)를 포함하여 구성된다. 바이패스관(71)에는 제어부(60)의 제어에 따라 순환통로를 개폐하도록 작동하는 댐퍼(73)가 더 구비된다.
순환부(70)는 본체(10)를 통과하는 공기중의 일부를 흡입하여 유입구(11) 측으로 이동시켜 재차 집진부(20)를 경유하도록 함으로써 오존제거부(40)를 통한 오존제거 효율 및 집진부(20)를 통한 미세입자의 집진 및 포집 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 집진장치는 본체(10)의 유출구(12) 측에 연결된 바이패스관(71)의 일 측 내부에 오존농도를 검출하기 위한 오존농도검출센서(74)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 제어부(60)는 오존농도검출센서(74)에서 검출된 오존농도값이 설정된 기준값보다 높으면 상기 블로어(72)를 작동시키도록 설정할 수 있다.
또한, 도면에 도시되어 있지 않지만, 본 발명에 따른 집진장치는 본체를 통과하는 공기를 살균처리할 수 있도록 본체 내에 설치되는 LED광조사부를 더 구비할 수 있다. 이 경우, LED광조사부는 본체의 내주면을 따라 본체의 원주방향으로 배열 및 배치되며, 본체의 중심을 향해 자외선을 출력하는 복수의 UVLED를 구비한다.
또한, 도면에 도시되어 있지 않지만, 본 발명에 따른 집진장치는 본체를 통과하는 공기를 탈취 처리할 수 있도록 탈취부를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 탈취부는 활성탄을 이용한 활성판탈취필터를 적용하거나, 백금촉매를 이용한 백금촉매탈취필터를 적용할 수 있다. 그리고, 백금촉매탈취필터를 적용하는 경우, 탈취효율을 높이기 위한 가열히터가 더 구비되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 집진장치는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 본체
11 : 유입구
12 : 유출구
13 : 공기통로
17 : 송풍팬
18 : 구동모터
19 : 지지프레임
20 : 집진부
21 : 제1집진전극
22 : 제2집진전극
23 : 지지틀
24 : 메시망
24A : 코어부
24B : 피복부
30 : 스파크방지판
40 : 오존제거부
41 : 오존전극
50 : 전원공급부
60 : 제어부
70 : 순환부
71 : 바이패스관
72 : 블러어
73 : 댐퍼
74 : 오존농도검출센서

Claims (7)

  1. 공기가 흐를 수 있도록 내부에 공기통로가 형성되고, 길이방향 양측 단부에 각각 유입구 및 유출구가 마련된 본체와;
    상기 본체의 유입구 측 또는 유출구 측 공기통로에 설치되는 송풍팬과;
    상기 본체를 통과하는 공기중에 포함된 미세입자를 대전시켜 집진하도록 상기 본체 내에 상기 본체를 가로지르는 방향으로 설치되고, 상기 본체의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되며, 양전원이 인가되는 제1집진전극들 및 음전원이 인가되는 제2집진전극들을 포함하는 집진부와;
    상기 집진부 및 상기 오존제거부에 전원을 공급하는 전원공급부와;
    상기 송풍팬 및 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 제1집진전극 및 제2집진전극은 각각 탄소섬유, 또는 탄소나노튜브, 또는 탄소섬유와 나노금속파우더의 혼합 조성물, 또는 탄소나노튜브와 나노금속파우더의 혼합 조성물로 이루어진 코어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1집진전극 및 상기 제2집진전극은 각각 상기 코어부를 감싸도록 형성되고 절연성을 갖는 우레탄수지 또는 고무재로 이루어진 피복부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는 상기 집진전극들 사이사이에 각각 개재되어 상기 집진전극들 사이에서 스파크가 발생하는 것을 방지하도록 탄소나노튜브로 이루어지고, 메시망 구조를 가지는 스파크방지판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유입구 측으로 흡입되는 공기중의 오존 및 상기 집진부를 통과하여 상기 유출구 측으로 배출되는 공기중의 오존을 제거하도록 상기 유입구 측 또는 상기 유출구 측 공기통로에 상기 본체의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되고, 양전원이 인가되는 복수의 오존전극을 포함하는 오존제거부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부는 외부전원으로부터 교류전원을 공급받아 양의 전원신호만을 정류하여 출력하는 제1정류회로부와, 음의 전원신호만을 정류하여 출력하는 제2정류회로부를 더 구비하고,
    상기 전원공급부는 상기 제1정류회로부에서 출력되는 양의 전원신호를 상기 제1집진전극으로 공급하고, 상기 제2정류회로부에서 출력되는 음의 전원신호를 상기 제2집진전극으로 공급하는 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유출구 측의 상기 본체에 일 측이 연결되고, 상기 유출구 측의 상기 본체에 타 측이 연결되며, 내부에는 상기 유출구 측으로 이동하는 상기 본체 내의 공기를 상기 유입구 측으로 순환시키기 위한 순환통로가 구비된 바이패스관과, 상기 바이패스관 내부에 설치되는 블로어를 포함하는 순환부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 본체의 유출구 측에 연결된 상기 바이패스관의 일 측 내부에는 오존농도를 검출하기 위한 오존농도검출센서가 더 구비되고,
    상기 제어부는 상기 오존농도검출센서에서 검출된 오존농도값이 설정된 기준값보다 높으면 상기 블로어를 작동시키도록 된 것을 특징으로 하는 정전집진장치.
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