WO2021107399A1 - 흡입형 집진 장치 - Google Patents

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WO2021107399A1
WO2021107399A1 PCT/KR2020/014097 KR2020014097W WO2021107399A1 WO 2021107399 A1 WO2021107399 A1 WO 2021107399A1 KR 2020014097 W KR2020014097 W KR 2020014097W WO 2021107399 A1 WO2021107399 A1 WO 2021107399A1
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collector electrode
electrode part
plate
suction
collector
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PCT/KR2020/014097
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이동훈
이민호
설동규
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(주)선재하이테크
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Definitions

  • the present invention relates to a suction type dust collector, and more particularly, to a suction type dust collector for collecting dust by charging dust particles in the air.
  • an electrostatic precipitator is a device that charges particles such as dust and liquid mist by corona discharge using electrostatic force, and moves and collects the particles on the surface of a dust collecting electrode by an electric field. Since the electrostatic precipitator collects by electrostatic force, it is more effective in collecting particles with a particle diameter smaller than 10 to 20 ⁇ m compared to a mechanical dust collector.
  • the electrostatic precipitator can effectively collect ultrafine particles.
  • Such an electrostatic precipitator is used in various fields by ionizing the dust of very fine particles in a clean room for a manufacturing process of semiconductors or LCDs, and trapping and collecting dust on each electrode.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-18340 discloses a structure in which wire-shaped electrodes to which + and - high voltages are alternately applied are arranged horizontally, but by applying an adhesive or the like to the surface of the wire-shaped electrodes, floating matter There was a problem that it was difficult to clean because it was collected. Accordingly, when the electrode part is used once and needs to be replaced, recycling is not easy, and while a high voltage electrode is used, stable operation is not guaranteed because a stabilizer is not provided, and there is also a dangerous problem in use.
  • wire-type rod electrodes are spaced apart from each other to face a plate-shaped electrode having a plurality of holes perforated to improve the collecting performance of floating matter.
  • a float collection device was posted.
  • the prior art has the advantage of improving the efficiency of dust collection compared to the prior art and implementing it in a thin shape so that it can be efficiently arranged and utilized in a clean room with space restrictions, but for cleaning, the emitter electrode part and the collector electrode part
  • the process of separating the protective plate made of insulating material must be preceded inevitably, and at the same time, a separate tool is required for the separation, causing inconvenience and danger to the operator.
  • suction type dust collection that can greatly improve the dust particle collection performance of the electrode part by making the charging of the dust particles more smoothly through structural improvement of the electrode part to provide the device.
  • Another object of the present invention is to provide a suction type dust collector that allows a cell assembly including an electrode part to be stably and easily separated from a cover housing without a separate tool.
  • Another object of the present invention is to provide a suction type dust collector with enhanced stability in various aspects.
  • the object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.
  • a cell assembly comprising: a collector electrode part having a cylindrical shape having a hollow through which sucked air passes; and an emitter electrode part disposed to pass through the hollow of the collector electrode part; A front plate having an opening through which air is sucked in, a rear plate spaced apart from the front plate and having a plurality of fan insertion holes, a bottom plate and a side plate connecting the lower and side edges of the front plate and the rear plate, respectively; a cover housing including an upper plate selectively opening and closing the upper portions of the front plate and the rear plate; a suction assembly including a suction fan provided at a position corresponding to the fan insertion hole of the rear plate to guide the flow of air rearward; and a power supply unit for applying power having opposite polarities to the emitter electrode unit and the collector electrode unit.
  • the collector electrode part is porous in a predetermined pattern, so that the surrounding air is sucked through the pore by the flow rate of the air passing through the hollow of the collector electrode part.
  • a plurality of the collector electrode parts are integrated in a matrix form, and the emitter electrode part has a wire shape elongated in a longitudinal direction and is arranged to correspond to each of the plurality of collector electrode parts.
  • the emitter electrode part is repeatedly bent, and it is characterized in that it continuously passes through the hollow of each of the plurality of integrated collector electrode parts and is arranged in series.
  • the cell assembly further includes a frame-shaped frame that surrounds and supports the periphery of the integrated collector electrode part.
  • the collector electrode in the shape of a long cylinder and the emitter electrode in the shape of a wire to pass through the inside of the cylinder, the charging of dust particles can be made more smoothly and the dust particle collection performance of the electrode part can be greatly improved.
  • the cell assembly including the collector electrode part and the emitter electrode part can be stably and easily separated from the cover housing without a separate tool, maintenance is easy.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a suction type dust collector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a suction type dust collector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view showing a cell assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a charging principle of a collector electrode part and an emitter electrode part according to an embodiment of the present invention.
  • the suction type dust collector includes a cell assembly 100 that performs a dust collection function by largely charging surrounding dust particles using corona discharge, and the A cover housing 300 accommodating the cell assembly 100 , a suction assembly 500 forming an inflow airflow of air containing dust into the cover housing 300 , and a high voltage selectively to the cell assembly 100 . It includes a power supply (not shown) for applying the.
  • the cell assembly 100 includes a collector electrode part 120 having a hollow cylindrical shape through which sucked air passes, and an emitter electrode part 140 disposed to pass through the hollow of the collector electrode part 120 . do.
  • the collector electrode unit 120 may be made of a conductive material such as a metal such as stainless steel or a conductive polymer material in order to enable efficient charging, and a (+) power is applied through a high voltage transformer formed in the power supply unit. It is charged with the (+) electrode.
  • a conductive material such as a metal such as stainless steel or a conductive polymer material
  • the collector electrode part 120 is porous in a predetermined pattern, so that the surrounding air can be sucked through the pores by the flow rate of the air passing through the hollow of the collector electrode part 120 . . Accordingly, it goes without saying that the dust collection performance can be greatly improved by allowing the air to flow smoothly and the dust particles outside the collector electrode part 120 to be sucked and collected.
  • the emitter electrode unit 140 may be made of a SUS wire having a diameter of 0.015 mm, which is made of a conductive material such as a metal such as stainless steel, a conductive polymer material, etc., and has a particularly fine thickness to facilitate concentration of an electric field, and the high voltage of the power supply unit When (-) power is applied via the transformer, it is charged with the (-) electrode.
  • the electric field concentration point is concentrated in the discharge of the emitter electrode unit 140 , and electric charges are moved to the peripheral portion of the collector electrode unit 120 , and the emitter electrode unit 140 is surrounded by the Coulomb force. An ion wind directed toward the collector electrode part 120 is formed.
  • corona discharge is made by the potential difference between the emitter electrode part 140 and the collector electrode part 120, and the emitter electrode part 140 of (-) polarity by the Coulomb force by charging a basically neutral floating object.
  • the (+) polarity floats, and the (+) polarity collector electrode part 120 attracts the (-) polarity floats and collects suspended matter such as dust in the air.
  • a plurality of the collector electrode parts 120 are integrated in a matrix form, and the emitter electrode part 140 is formed in the form of a wire elongated in the longitudinal direction and disposed to correspond to each of the plurality of collector electrode parts 120 . It is preferable to be
  • the emitter electrode unit 140 is repeatedly bent while continuously passing through the hollows of each of the plurality of integrated collector electrode units 120 and disposed in series. of dust particles can be easily collected.
  • the wire-shaped emitter electrode part 140 passes through the hollow center of the cylindrical collector electrode part 120, the collector electrode part 120 and the emitter electrode part 140 ), and electrons move from the emitter electrode part 140 to the collector electrode part 120 (radially) to charge the dust particles in the air.
  • the cell assembly 100 may further include a frame-shaped frame that surrounds and supports the periphery of the integrated collector electrode unit 120 , and the frame includes the collector electrode unit 120 and the emitter electrode unit.
  • the cell assembly 100 including the 140 can be modularized, and separation and assembly for cleaning are simple.
  • the cell assembly 100 includes a protection panel 110 that blocks the cell assembly 100 to which a high voltage is applied from external contact in order to prevent a safety accident in advance.
  • the protective panel 110 is a panel made of an insulating material having a plurality of through holes to ensure the flow of air, and has been conventionally provided in a way that is fixed to the front and rear surfaces of the cover housing or is directly coupled to the cell assembly. In this case, trouble occurred during the maintenance process. Accordingly, in the present invention, the protection panel 110 is disposed between the front plate 310 and the cell assembly 100 so that it can be configured more independently and stably. That is, in the process of separating the cell assembly 100 from the cover housing 300 for cleaning, it is formed so as not to apply a separate operation to the protection panel 110 , thereby simplifying the maintenance process, and also the emitter electrode unit 140 . The distance between the and the protection panel 110 is spaced apart so that there is no restriction on the flow of air.
  • the present invention provides a permanent magnet (not shown) that generates and maintains a stable magnetic field without receiving electrical energy from the outside to additionally collect dust particles using the above-described cell assembly 100 as well as suspended metal materials. ) may be further included.
  • a plurality of the permanent magnets are provided along the periphery of the protection panel 110 , or a plurality of permanent magnets are provided along the periphery of the cover housing 300 to be described later, and the metal introduced along the airflow by the suction fan 520 of the suction assembly 500 . Allow suspended matter to adhere.
  • the cover housing 300 includes a front plate 310 having an opening through which air is sucked, a rear plate 330 spaced apart from the front plate 310 and having a plurality of fan insertion holes, and the front plate 310 . and a bottom plate 370 and a side plate 350 connecting the lower and side edges of the rear plate 330, respectively, and a top plate selectively opening and closing the upper portions of the front plate 310 and the rear plate 330 (390).
  • this configuration includes a front cover portion including a front plate 310 , a bottom plate 370 and a side plate 350 , and a rear surface including a rear plate 330 and an upper plate 390 . It can be explained by separating the cover part.
  • the front cover portion corresponds to the front side of the cell assembly 100 and includes a front plate 310 having an opening to allow outside air to flow in, and a bottom plate 370 rearward along the edge of the front plate 310, respectively. ) and the side plate 350 are bent and extended.
  • a high voltage input terminal capable of supplying a high voltage to each of the collector electrode part 120 and the emitter electrode part 140 may be provided on one side of the side plate 350, and the high voltage input terminal is a collector electrode part ( 120 ) and the emitter electrode unit 140 , respectively, to receive high-voltage power from a power supply, which will be described later, and become a medium capable of delivering it to the cell assembly 100 .
  • the rear cover part is spaced apart from the front plate 310 and disposed in parallel, the rear plate 330 having a plurality of fan insertion holes used as a space into which a suction fan 520 to be described later can be inserted, and the front plate 310 .
  • the top plate 390 is rotated, the upper part of the cover housing 300 is opened, and the cell assembly 100 is assembled and detached through this part, so that the top plate 390 is rotated to the cell assembly 100. It is desirable to ensure a length enough to not interfere with the flow of
  • the cell assembly 100 is prevented in advance from being damaged in the process of being physically inserted into the inner space of the cover housing 300, or is more stably disposed in the inner space of the cover housing after insertion.
  • a plurality of guide brackets may be additionally provided on the cover housing 300 .
  • the guide bracket is formed to protrude from the inner wall of the cover housing 300 toward the inner space in which the cell assembly 100 is disposed, so that the protruding portion comes into contact with the frame 160 of the cell assembly 100 to apply a predetermined pressure. This allows for stable support.
  • the guide bracket may be formed to protrude from the inner wall of each of the top plate 390, the bottom plate 370, and the side plates 350 toward the inside of the cover housing 300, and the guide bracket is provided with an elastic part.
  • a stable arrangement state may be maintained in the inner space of the cover housing 300 by preventing excessive pressure from being applied to the cell assembly 100 and pressing with an appropriate level of force.
  • the cell assembly 100 is fixedly disposed inside the cover housing 300 at a position not in direct contact with the inner wall of the cover housing 300 . Due to this, a space that guarantees the flow of air for dust collection is provided, which is directly related to dust collection performance.
  • the suction assembly 500 basically includes a suction fan 520 and a fan cover 540 .
  • the suction fan 520 is provided at positions corresponding to the plurality of fan insertion holes formed in the rear plate 330 to guide the flow of air rearward, and the fan cover 540 is inserted into the fan from the rear surface of the rear plate 330 . It is formed to cover the ball to cover the exposure of the suction fan 520 and is formed to have a filter performance that can block the external discharge of foreign substances to a certain level. As the suction fan 520 is provided, the flow of air is induced to enable more efficient dust collection.
  • a pipe and an ozone reduction filter may be included to effectively remove ozone generated during the dust collection process in the cell assembly 100 .
  • the pipe is connected from the rear of the plurality of suction fans 520 to the ozone reduction filter so that the air inside the cover housing 300 can be collected by the ozone reduction filter without leakage, and the ozone reduction filter is the air introduced through the pipe.
  • It may be a space that provides a certain level of high-temperature and high-pressure conditions for natural reduction and extinction, or a catalytic filter that decomposes ozone into oxygen by the catalysis of transition metal oxides.
  • the suction-type floating matter collecting device of the present invention can minimize harm to the body, and thus can be stably applied not only for industry but also for home use.
  • the power supply unit and the emitter electrode unit 140 and the collector electrode unit 120 apply power of opposite polarities to each other, and the power input from the outside passes through a fuse and a main power switch that cuts off overload. and supplied to a DC converter.
  • the DC power converted by the DC converter is supplied to the emitter electrode unit 140 and the collector electrode unit 120 through the main PCB and the high voltage transformer via the safety switch.
  • the safety switch may control the application of power to the cell assembly 100 by interworking with a plurality of sensors that detect whether the protection panel 110 is coupled or whether the top plate 390 is opened or closed.
  • the safety switch is controlled so that power is not supplied to the emitter electrode unit 140 and the collector electrode unit 120 by receiving a coupling release signal and an open signal from any one of the plurality of sensor units.
  • the sensor unit may be implemented by sensing whether each component is physically coupled using a contact sensor, a pressure sensor, etc., and may be formed in various other ways, such as a device that is switched according to pressure.
  • the collector electrode in the shape of a long cylinder and the emitter electrode in the shape of a wire to pass through the inside of the cylinder, the charging of dust particles can be made more smoothly and the dust particle collection performance of the electrode part can be greatly improved.
  • the cell assembly including the collector electrode part and the emitter electrode part can be stably and easily separated from the cover housing without a separate tool, maintenance is easy.

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Abstract

본 발명은 전극부의 구조적 개선을 통해 분진 입자들의 대전이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 하여 전극부의 분진 입자 포집 성능을 크게 향상시킬 수 있는 흡입형 집진 장치에 관한 것으로서, 흡입되는 공기가 통과하는 중공이 형성된 원통 형태의 컬렉터 전극부와, 상기 컬렉터 전극부의 중공을 통과하도록 배치되는 에미터 전극부를 포함하는 셀 어셈블리; 공기가 흡입되는 개구부가 형성된 전면판과, 상기 전면판과 이격 배치되며 복수의 팬 삽입공이 형성된 후면판과, 상기 전면판과 상기 후면판의 하부와 측부 모서리를 각각 연결하는 바닥판과 측면판 및 상기 전면판과 상기 후면판의 상부를 선택적으로 개폐하는 상면판을 포함하는 커버 하우징; 상기 후면판의 팬 삽입공과 대응하는 위치에 마련되어 공기의 흐름을 후방으로 유도하는 흡입팬을 포함하는 석션 어셈블리; 및 상기 에미터 전극부와 상기 컬렉터 전극부에 상호 상반되는 극성의 전원을 인가시키는 전원 공급부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

흡입형 집진 장치
본 발명은 흡입형 집진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 중의 분진 입자를 대전시켜 집진하는 흡입형 집진 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기 집진 장치는 정전기력을 이용하여 분진 및 액체미립자(mist) 등의 입자들을 코로나 방전에 의해 대전시켜, 전계에 의해서 집진전극 표면으로 이동 포집하는 장치이다. 전기 집진 장치는 정전기력에 의해 포집하기 때문에 기계적인 집진 장치에 비해 입경이 10 ~ 20㎛보다 작은 입자의 집진에 효과적이다.
또한, 전기 집진 장치의 입자 분리 이동속도는 1 Micron 이하의 미세한 범위에서도 중력 또는 원심력에 의해 급격히 저하되지 않으므로 전기 집진 장치는 초미립자에 있어서도 효과적으로 집진할 수 있다.
이러한 전기 집진 장치는 반도체 또는 LCD 등의 제조공정을 위한 클린룸 내의 아주 미세한 입자의 분진을 이온화하여 각 전극에 포착 집진시키는 방식으로 다양한 분야에 활용되고 있다.
상술한 전기 집진 방식의 일례로서, 와이어 형태의 에미터 전극와 대향 배치된 날개형 컬렉터 전극의 구성을 가지는 부유물 포집장치가 있으나, 상기 날개형 컬렉터 전극은 대전 입자가 그 사이로 통과하면서 포집되기에 충분한 길이를 가져야 하므로 부피가 커질 수 밖에 없는 구조적 문제점이 있었다. 또한, 상기 날개형 컬렉터 전극의 설치 구조상 그들의 사이로 포집된 입자들을 청소하기 곤란하므로 유지 보수가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 일본 공개특허공보 2008-18340호에는 +와 -의 고전압이 교대로 인가되는 와이어 형상의 전극들이 수평하게 배치된 구조를 개시하고 있으나, 와이어 형상의 전극들의 표면에 접착제 등을 도포하여 부유물이 포집되도록 하므로 세정이 어려운 문제점이 있었다. 이에 따라 전극부를 1회 사용하여 교체의 필요가 있는 경우 재활용이 용이하지 않고, 고전압의 전극이 사용되는데 반하여 안정장치가 구비되지 않아 안정적인 작동이 보장되지 않으며 사용상 위험한 문제점도 있었다.
이에 본 출원인이 각각 출원한 대한민국 등록특허 제10-1119078호와 제10-1240257호를 통해 다수의 홀이 타공 형성된 판상 전극에 와이어 형태의 로드 전극을 대향되게 이격 배치함으로써 부유물의 포집 성능을 개선하는 부유물 포집 장치를 게시하였다.
상기 선행기술은 집진의 효율성을 종래에 비해 향상시킴과 동시에 박형으로 구현하여 공간 제약이 있는 클린룸 내에서 효율적으로 배치 활용될 수 있도록 한 장점은 있으나, 세정을 위하여 에미터 전극부와 컬렉터 전극부의 프레임으로부터 분리하는 과정에서 절연 재질의 보호 플레이트의 분리 과정이 필수적으로 선행되어야 함과 동시에 분리를 위하여 별도의 공구가 필요하여 작업자의 번거로움과 위험성이 야기 되었다.
위와 같은 문제점을 개선하기 위해 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1849916호를 제안한 바 있으며, 개선된 구조를 통해 유지 보수가 용이해지고 다양한 안전수단이 부가되었다.
하지만, 흡입된 분진 입자들이 + 또는 - 극성으로 대전되는 효과가 여전히 모자란 부분이 있기 때문에 대전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 구조의 흡입형 집진 장치가 필요한 실정이다.
앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전극부의 구조적 개선을 통해 분진 입자들의 대전이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 하여 전극부의 분진 입자 포집 성능을 크게 향상시킬 수 있는 흡입형 집진 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 전극부를 포함하는 셀 어셈블리가 커버 하우징으로부터 별도의 공구 없이 안정적으로 간편하게 분리될 수 있도록 하는 흡입형 집진 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 방면에서 안정성이 강화된 흡입형 집진 장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 흡입되는 공기가 통과하는 중공이 형성된 원통 형태의 컬렉터 전극부와, 상기 컬렉터 전극부의 중공을 통과하도록 배치되는 에미터 전극부를 포함하는 셀 어셈블리; 공기가 흡입되는 개구부가 형성된 전면판과, 상기 전면판과 이격 배치되며 복수의 팬 삽입공이 형성된 후면판과, 상기 전면판과 상기 후면판의 하부와 측부 모서리를 각각 연결하는 바닥판과 측면판 및 상기 전면판과 상기 후면판의 상부를 선택적으로 개폐하는 상면판을 포함하는 커버 하우징; 상기 후면판의 팬 삽입공과 대응하는 위치에 마련되어 공기의 흐름을 후방으로 유도하는 흡입팬을 포함하는 석션 어셈블리; 및 상기 에미터 전극부와 상기 컬렉터 전극부에 상호 상반되는 극성의 전원을 인가시키는 전원 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입형 집진 장치에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 컬렉터 전극부는 일정 패턴으로 세공(細孔)되어져, 상기 컬렉터 전극부의 중공을 통과하는 공기의 유속에 의해 주변의 공기가 상기 세공을 통해 흡입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 컬렉터 전극부는 복수개가 행렬 형태로 집적되며, 상기 에미터 전극부는 길이방향으로 길게 이루어진 와이어 형태로 이루어져 상기 복수개의 컬렉터 전극부 각각과 대응하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에미터 전극부는 반복적으로 굽어지면서 상기 복수개로 집적된 컬렉터 전극부 각각의 중공을 연속적으로 통과하여 직렬 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 셀 어셈블리는, 상기 집적된 컬렉터 전극부의 둘레부를 감싸 지지하는 틀 형태의 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 컬렉터 전극을 긴 원통 형태로 구성하고 에미터 전극을 와이어 형태로 구성하여 원통 내부를 통과하도록 함으로써 분진 입자들의 대전이 더욱 원활하게 이루어질 수 있으며 전극부의 분진 입자 포집 성능을 크게 향상시킬 수는 효과가 있다.
둘째, 컬렉터 전극부와 에미터 전극부를 포함하는 셀 어셈블리가 커버 하우징으로부터 별도의 공구 없이 안정적으로 간편하게 분리될 수 있도록 하여 유지 보수가 용이한 효과가 있다.
셋째, 소정의 기류를 형성하여 셀 어셈블리의 집진 과정이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
넷째, 커버 하우징과 셀 어셈블리가 일정 간격 이격된 상태에서 안정적으로 고정 배치될 수 있도록 하여 장치의 내구성 및 집진 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 고전압의 인가에 따라 장치가 구동되는 만큼 다양한 안전 수단을 부가하여 안정성을 강화함과 동시에 전기 집진 과정에서 발생하는 오전이 공기 중으로 무작위 방출되는 것을 예방함으로써 공기 정화 과정에서의 부작용을 예방하고, 중성의 부유 물질과 더불어 금속성의 부유 물질의 집진도 동시에 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 흡입형 집진 장치를 도시하는 사시도이고,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 흡입형 집진 장치의 분해 사시도이고,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 어셈블리를 도시하는 사시도이고,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 컬렉터 전극부와 에미터 전극부의 대전 원리를 나타낸 개념도이다.
<부호의 설명>
100: 셀 어셈블리
110: 보호패널
120: 컬렉터 전극부
140: 에미터 전극부
160: 프레임
300: 커버 하우징
310: 전면판
330: 후면판
350: 측면판
370: 바닥판
390: 상면판
500: 석션 어셈블리
520: 흡입팬
540: 팬커버
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 흡입형 집진 장치는, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 크게 코로나 방전을 이용하여 주변의 분진 입자를 대전시켜 집진 기능을 수행하는 셀 어셈블리(100)와, 상기 셀 어셈블리(100)를 수용하는 커버 하우징(300)과, 상기 커버 하우징(300) 내부로 분진을 포함한 공기의 유입 기류를 형성하는 석션 어셈블리(500)와, 상기 셀 어셈블리(100)에 선택적으로 고전압을 인가하는 전원 공급부(미도시)를 포함한다.
상기 셀 어셈블리(100)는 흡입되는 공기가 통과하는 중공이 형성된 원통 형태의 컬렉터 전극부(120)와, 상기 컬렉터 전극부(120)의 중공을 통과하도록 배치되는 에미터 전극부(140)를 포함한다.
상기 컬렉터 전극부(120)는 효율적인 대전이 가능토록 하기 위해 스테인리스 스틸과 같은 금속, 도전성 고분자 물질 등과 같은 도전성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 전원 공급부에 형성된 고전압 변압기를 경유하여 (+)전원이 인가됨으로써 (+)전극으로 대전된다.
여기서, 상기 컬렉터 전극부(120)는 일정 패턴으로 세공(細孔)되어져, 상기 컬렉터 전극부(120)의 중공을 통과하는 공기의 유속에 의해 주변의 공기가 상기 세공을 통해 흡입될 수 있도록 한다. 따라서 공기의 흐름이 원활하게 이루어짐은 물론 상기 컬렉터 전극부(120) 외측의 분진 입자들이 흡입 및 포집될 수 있도록 함으로써 집진 성능이 크게 향상될 수 있음은 물론이다.
상기 에미터 전극부(140)는 스테인리스 스틸과 같은 금속, 도전성 고분자 물질 등과 같은 도전성 재질로 특히 두께가 미세하여 전계를 집중시키는데 용이한 직경 0.015mm의 SUS 와이어로 이루어질 수 있으며, 상기 전원 공급부의 고전압 변압기를 경유하여 (-)전원이 인가됨으로써 (-)전극으로 대전된다.
이를 통하여, 상기 에미터 전극부(140)의 방전은 전계집중 포인트가 집중되며, 컬렉터 전극부(120)의 둘레부 부분으로 전하의 이동이 이루어지며 쿨롱력에 의해 에미터 전극부(140) 주변의 공기가 컬렉터 전극부(120) 측으로 향하는 이온풍이 형성된다.
이때, 에미터 전극부(140)와 컬렉터 전극부(120) 간의 전위차에 의해 코로나 방전이 이루어지고, 기본적으로 중성인 부유물을 대전시킴으로써 쿨롱력에 의하여 (-)극성의 에미터 전극부(140)는 (+)극성의 부유물을, (+)극성의 컬렉터 전극부(120)는 (-)극성의 부유물을 끌어당겨 공기 중의 먼지 등과 같은 부유물을 포집하게 된다.
나아가, 상기 컬렉터 전극부(120)는 복수개가 행렬 형태로 집적되며, 상기 에미터 전극부(140)는 길이방향으로 길게 이루어진 와이어 형태로 이루어져 상기 복수개의 컬렉터 전극부(120) 각각과 대응하도록 배치되는 것이 바람직하다.
도3을 참조하면, 상기 에미터 전극부(140)는 반복적으로 굽어지면서 상기 복수개로 집적된 컬렉터 전극부(120) 각각의 중공을 연속적으로 통과하여 직렬 배치되는 것이 구조적 설계 관점에서 유리하며, 주변의 분진 입자가 용이하게 포집될 수 있도록 한다.
덧붙여, 도4를 참조하면, 원통 형태의 컬렉터 전극부(120)의 중공 중심으로 와이어 형태의 에미터 전극부(140)가 통과함으로써, 상기 컬렉터 전극부(120)와 상기 에미터 전극부(140) 사이에 전기장이 형성되고, 상기 에미터 전극부(140)에서 상기 컬렉터 전극부(120) 방향(방사상)으로 전자의 이동이 발생하면서 공기 중의 분진 입자를 대전시키게 된다.
그리고 상기 셀 어셈블리(100)는 상기 집적된 컬렉터 전극부(120)의 둘레부를 감싸 지지하는 틀 형태의 프레임을 더 포함할 수 있으며, 이러한 프레임은 상기 컬렉터 전극부(120)와 상기 에미터 전극부(140)를 포함하는 셀 어셈블리(100)가 모듈화될 수 있도록 하고, 세척을 위한 분리 조립이 간편하도록 한다.
한편, 상기 셀 어셈블리(100)는 안전사고를 미연에 방지하기 위해 고전압이 인가되는 셀 어셈블리(100)가 외부 접촉으로부터 차단될 수 있도록 하는 보호패널(110)을 포함한다.
상기 보호패널(110)은 공기의 흐름을 보장할 수 있도록 다수의 통공이 형성된 절연 재질의 패널로, 종래에는 커버 하우징의 전면 및 후면에 고정되거나 또는 셀 어셈블리와 직접 결합되는 방식으로 제공되었는데, 이 경우 유지 보수 과정에서 번거루움이 발생하였다. 이에 본 발명에서는 상기 보호패널(110)을 전면판(310)과 셀 어셈블리(100) 사이에 배치하여 보다 독립적으로 안정적으로 구성될 수 있도록 한다. 즉, 세정을 위해 셀 어셈블리(100)를 커버 하우징(300)으로부터 분리하는 과정에서 보호패널(110)에 별도의 조작을 가하지 않도록 형성되어 유지 보수 과정이 간편하고, 또한 에미터 전극부(140)와 보호패널(110) 간의 거리가 이격되어 공기의 흐름에도 제약이 없도록 설계된다.
덧붙여, 본 발명은 상술한 셀 어셈블리(100)를 이용한 분진 입자뿐만 아니라, 추가적으로 금속 부유 물질을 집진하는데 활용하기 위해 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고서도 안정된 자기장을 발생, 유지하는 영구자석(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 영구자석은 상기 보호패널(110)의 둘레부를 따라 복수개 마련되거나, 후술할 커버 하우징(300)의 둘레부를 따라 복수개 마련되어 석션 어셈블리(500)의 흡입팬(520)에 의한 기류를 따라 유입되는 금속 부유 물질이 부착될 수 있도록 한다.
상기 커버 하우징(300)은 공기가 흡입되는 개구부가 형성된 전면판(310)과, 상기 전면판(310)과 이격 배치되며 복수의 팬 삽입공이 형성된 후면판(330)과, 상기 전면판(310)과 상기 후면판(330)의 하부와 측부 모서리를 각각 연결하는 바닥판(370)과 측면판(350) 및 상기 전면판(310)과 상기 후면판(330)의 상부를 선택적으로 개폐하는 상면판(390)을 포함한다. 이러한 구성은 도2에 도시된 바와 같이 전면판(310)과 바닥판(370) 및 측면판(350)을 포함하는 전면 커버부와, 후면판(330)과 상면판(390)을 포함하는 후면 커버부로 분리하여 설명할 수 있다.
전면 커버부는 상기 셀 어셈블리(100)의 전면 측에 대응되는 것으로 외부 공기가 유입될 수 있도록 개구부가 형성된 전면판(310)과, 상기 전면판(310)의 모서리를 따라 후방으로 각각 바닥판(370)과 측면판(350)이 절곡 연장된다.
상기 측면판(350)의 일측에는 상기 컬렉터 전극부(120)와 상기 에미터 전극부(140) 각각에 고전압을 공급할 수 있는 고전압 입력단자가 마련될 수 있으며, 상기 고전압 입력단자는 컬렉터 전극부(120) 및 에미터 전극부(140)에 각각 연결되어 후술할 전원 공급부로부터 고전압의 전원을 입력받아 셀 어셈블리(100)로 전달할 수 있는 매개가 된다.
후면 커버부는 상기 전면판(310)과 이격되어 평행하게 배치되되 후술할 흡입팬(520)이 삽입될 수 있는 공간으로 이용되는 복수의 팬 삽입공이 형성된 후면판(330)과, 전면판(310)의 상부 모서리로부터 후방으로 회동가능하게 개폐되는 상면판(390)을 포함한다. 여기서 상면판(390)이 회동함으로써 커버 하우징(300) 상부가 개방되고 이 부위를 매개로 셀 어셈블리(100)가 조립식으로 탈착되는 만큼, 상면판(390)이 회동된 상태에서 셀 어셈블리(100)의 유동에 걸림이 없을 만큼의 길이를 보장하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 셀 어셈블리(100)가 상기 커버 하우징(300)의 내부 공간에 물리적으로 삽입되는 과정에서 손상이 가해지는 상황을 미연에 방지하고 또는 삽입 후 커버 하우징 내부 공간에서 보다 안정적으로 배치된 상태를 유지할 수 있도록 하기 위해서 상기 커버 하우징(300)에는 복수의 가이드 브래킷이 추가로 마련될 수 있다.
상기 가이드 브래킷은 상기 커버 하우징(300)의 내벽에서 상기 셀 어셈블리(100)가 배치되는 내부 공간을 향해 돌출 형성되어 돌출 부위가 상기 셀 어셈블리(100)의 프레임(160)과 맞닿아 소정의 압력을 가함으로써 안정적인 지지가 가능토록 한다.
이러한 가이드 브래킷은 상면판(390)과 바닥판(370) 및 양 측면판(350) 각각의 내벽에서 상기 커버 하우징(300)의 내부를 향해 돌출 형성될 수 있으며, 상기 가이드 브래킷에는 탄성부가 구비되어 상기 셀 어셈블리(100)에 무리한 압력이 가해지지 않도록 하고 적정 수준의 힘으로 가압됨에 의해 커버 하우징(300) 내측 공간에서 안정적인 배치 상태가 유지될 수 있다.
상기와 같이 가이드 브래킷이 마련됨에 따라 상기 셀 어셈블리(100)는 커버 하우징(300) 내부에서 커버 하우징(300)의 내벽과 직접 맞닿지 않는 위치에서 고정 배치된다. 이로 인해 집진을 위한 공기의 흐름을 보장하는 공간이 마련되고, 이는 집진 성능과 직결되는 것이다.
상기 석션 어셈블리(500)는 흡입팬(520)과 팬커버(540)를 기본적으로 포함한다.
흡입팬(520)은 후면판(330)에 형성된 복수의 팬 삽입공과 대응하는 위치에 마련되어 공기의 흐름을 후방으로 유도하는 것이고, 팬커버(540)는 후면판(330)의 후면에서 상기 팬 삽입공을 커버하도록 형성되어 상기 흡입팬(520)의 노출을 커버하는 것을 기본으로 하며 또한 이물질의 외부 배출을 일정 수준 차단할 수 있는 필터 성능을 갖도록 형성된다. 상기 흡입팬(520)이 마련됨에 따라 공기의 흐름이 유도되어 보다 효율적인 집진이 가능토록 한다.
도시하고 있지는 않으나, 상기 석션 어셈블리(500)에서 추가될 수 있는 구성을 살펴보면, 셀 어셈블리(100)에서의 집진 과정에서 발생한 오존을 효과적으로 제거하기 위해 파이프와 오존환원필터를 포함할 수 있다.
파이프는 복수의 흡입팬(520)의 후방에서 오존환원필터까지 연결되어 커버 하우징(300) 내부의 공기 유출 없이 오존환원필터로 포집될 수 있도록 하고, 오존환원필터는 상기 파이프를 매개로 유입된 공기에 포함된 오존을 제거하는 것으로, 자연적으로 환원 소멸을 위해 일정 수준의 고온 및 고압 조건을 제공하는 공간이거나, 또는 전이금속 산화물의 촉매작용으로 오존을 산소로 분해시키는 촉매필터일 수 있다.
상기 셀 어셈블리(100)의 에미터 전극부(140)에서 흘러나온 전자들이 대기 중의 산소에 적용되면 산소는 충격으로 분리되어 다른 산소와 결합해 오존을 발생시킬 개연성이 매우 높다. 이러한 과정으로 발생된 오존이 공기 중으로 무작위 방출되어 공기 중 오존 농도를 일정 수준 이상으로 높이게 되면 건강에 유해한 작용을 할 수 있다. 상기 파이프 및 오존환원필터를 추가로 구비함에 따라 본 발명의 흡입형 부유물 포집장치는 신체 유해성을 최소화할 수 있어 산업용뿐만 아니라 가정용으로도 안정적으로 적용할 수 있다.
상기 전원 공급부는 및 상기 에미터 전극부(140)와 상기 컬렉터 전극부(120)에 상호 상반되는 극성의 전원을 인가시키는 것으로, 외부에서 입력된 전원은 과부하를 차단하는 퓨즈 및 메인 전원스위치를 경유하여 직류변환기로 공급된다.
상기 직류변환기에서 변환된 직류전원은 안전 스위치를 경유하여 메인 PCB 및 고전압 변압기를 거쳐 에미터 전극부(140) 및 컬렉터 전극부(120)로 공급된다. 여기서 안전 스위치는 보호패널(110)의 결합 여부 및 상면판(390)의 개폐 여부를 감지하는 복수의 센서부와 연동되어 상기 셀 어셈블리(100)로의 전원 인가를 제어할 수 있다.
상기 안전 스위치는 복수의 센서부 중 어느 하나로부터 결합 해제 신호, 개방 신호를 전송받아 에미터 전극부(140) 및 컬렉터 전극부(120) 측으로 전원이 공급되지 않도록 제어된다. 이를 통하여 본 발명의 흡입형 집진 장치의 안정적인 작동을 보장하고 안정성을 현저히 개선할 수 있다. 이때, 상기 센서부는 접촉센서, 갑압센서 등을 이용하여 각 구성간 물리적 결합 여부를 센싱하는 것으로 구현될 수 있고, 가압에 따라 스위칭되는 장치 등 그 외 다양한 방식으로 형성되는 것도 가능하다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 컬렉터 전극을 긴 원통 형태로 구성하고 에미터 전극을 와이어 형태로 구성하여 원통 내부를 통과하도록 함으로써 분진 입자들의 대전이 더욱 원활하게 이루어질 수 있으며 전극부의 분진 입자 포집 성능을 크게 향상시킬 수는 효과가 있다.
둘째, 컬렉터 전극부와 에미터 전극부를 포함하는 셀 어셈블리가 커버 하우징으로부터 별도의 공구 없이 안정적으로 간편하게 분리될 수 있도록 하여 유지 보수가 용이한 효과가 있다.
셋째, 소정의 기류를 형성하여 셀 어셈블리의 집진 과정이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
넷째, 커버 하우징과 셀 어셈블리가 일정 간격 이격된 상태에서 안정적으로 고정 배치될 수 있도록 하여 장치의 내구성 및 집진 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 고전압의 인가에 따라 장치가 구동되는 만큼 다양한 안전 수단을 부가하여 안정성을 강화함과 동시에 전기 집진 과정에서 발생하는 오전이 공기 중으로 무작위 방출되는 것을 예방함으로써 공기 정화 과정에서의 부작용을 예방하고, 중성의 부유 물질과 더불어 금속성의 부유 물질의 집진도 동시에 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 흡입되는 공기가 통과하는 중공이 형성된 원통 형태의 컬렉터 전극부와, 상기 컬렉터 전극부의 중공을 통과하도록 배치되는 에미터 전극부를 포함하는 셀 어셈블리;
    공기가 흡입되는 개구부가 형성된 전면판과, 상기 전면판과 이격 배치되며 복수의 팬 삽입공이 형성된 후면판과, 상기 전면판과 상기 후면판의 하부와 측부 모서리를 각각 연결하는 바닥판과 측면판 및 상기 전면판과 상기 후면판의 상부를 선택적으로 개폐하는 상면판을 포함하는 커버 하우징;
    상기 후면판의 팬 삽입공과 대응하는 위치에 마련되어 공기의 흐름을 후방으로 유도하는 흡입팬을 포함하는 석션 어셈블리; 및
    상기 에미터 전극부와 상기 컬렉터 전극부에 상호 상반되는 극성의 전원을 인가시키는 전원 공급부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입형 집진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬렉터 전극부는 일정 패턴으로 세공(細孔)되어져, 상기 컬렉터 전극부의 중공을 통과하는 공기의 유속에 의해 주변의 공기가 상기 세공을 통해 흡입되도록 하는 것을 특징으로 하는 흡입형 집진 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컬렉터 전극부는 복수개가 행렬 형태로 집적되며,
    상기 에미터 전극부는 길이방향으로 길게 이루어진 와이어 형태로 이루어져 상기 복수개의 컬렉터 전극부 각각과 대응하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 흡입형 집진 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에미터 전극부는 반복적으로 굽어지면서 상기 복수개로 집적된 컬렉터 전극부 각각의 중공을 연속적으로 통과하여 직렬 배치되는 것을 특징으로 하는 흡입형 집진 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리는,
    상기 집적된 컬렉터 전극부의 둘레부를 감싸 지지하는 틀 형태의 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입형 집진 장치.
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