WO2022154162A1 - 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치는 함진농도를 감지하는 함진농도센서부를 통해 능동적으로 공급전압을 조절하여 집진성능을 유지하면서도 에너지를 절감하는 양방향전기집진장치에 관한 것으로, 대전부와 집진부가 분리된 2단형 양방향전기집진장치에 있어서, 필터함체와 1차측 대전부와 2차측 대전부 및 집진부를 포함하는 양방향전기집진모듈로 이루어진 양방향전기집진블록의 1차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 1차측 함진농도센서부;와 상기 양방향전기집진블록의 2차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 2차측 함진농도센서부;를 더 포함하고, 운전 제어반은 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력신호를 입력받아 상기 고전압 공급수단의 공급전압을 제어하는 것;을 기술적 특징으로 하여, 본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해, 집진효율을 충분히 유지할 수 있는 전압으로 전류를 공급함으로써 과도하게 높은 전압으로 전류가 공급됨으로 인해 야기되는 불필요한 에너지의 소모를 방지하여 에너지를 절감하는 효과가 있고, 함진농도에 따라 능동적으로 고전압 공급수단의 공급전압을 조절함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 양방향전기집진블록 내지 양방향전기집진블록의 운전상태 내지 집진효율 상태로 실시간으로 감시할 수 있는 효과가 있다.

Description

함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치

본 발명은 공중이 이용하는 대형 시설이나 지하철 환기구와 같이 환기가 요구되는 곳에서 초미세먼지를 비롯한 다양한 대기 오염물 등을 양방향에서 전기집진 방식으로 포집하는 양방향전기집진장치에 관한 것으로, 특히 함진농도를 감지하는 함진농도센서부를 통해 능동적으로 공급전압을 조절하여 집진성능을 유지하면서도 에너지를 절감하는 양방향전기집진장치에 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 공급수단(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 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)을 통과하는 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 연결된 판상의 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 전압판(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 방전전극을 톱과 같은 형상의 돌기형 방전전극으로 대체함으로써 기계적 강도를 높이고 상대적으로 넓은 하전 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 종래기술로 출원번호 10-2011-0092484호 "멀티크로스핀 이오나이저를 이용한 양방향 유도전압 정전필터"가 개시된 바 있다.

상기 종래기술은 도 2 종래기술로 출원번호 10-2011-0092484호 "멀티크로스핀 이오나이저를 이용한 양방향 유도전압 정전필터"의 대표도면에 도시한 바와 같이, 유도전압 정전필터에 관한 것으로 종래 유도전압 정전필터의 집진성능이 15,000볼트(V)에서 운전되는 경우 약 95~96%의 집진 효율을 발휘하나, 구조적으로 그 이상의 높은 집진 효율을 발휘하기 어려운 문제점을 돌기형 방전전극의 구조를 측면 돌기가 부가된 구조로 개선함으로써 코로나 방전이 일어나는 코로나영역과 집진대상에 대한 하전이 일어나는 하전영역을 기존 돌기형 방전전극에 비해 증가시킴으로써 집진 장치의 집진 효율을 상대적으로 증가시키고 이와 같은 방전전극으로 이루 어진 방전부를 집진부의 양단에 설치함으로써 양방향으로 집진이 가능한 것을 기술적 특징으로 하여, 유도전압 정전필터에 있어서, 오염된 공기가 유통되는 방향으로 개방이 되고, 양쪽 측면이 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 필터함체; 상기 필터함체의 유통되는 방향의 일측에 설치되며, 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 코로나 방전을 일으키는 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 하나 이상의 멀티크로스핀 이오나이저로 이루어진 1 차측 방전부와, 상기 필터함체의 유통되는 방향의 타측에 설치되며, 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖고 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 코로나 방전을 일으키는 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 하나 이상의 멀티크로스핀 이오나이저로 이루어진 2 차측 방전부 및 상기 1차측 방전부와 상기 2차측 방전부 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극과 상기 집진전극의 금속판 사이에 상기 멀티크로스핀 이오나이저와 나란하게 설 치되며 전기적인 연결없이 상기 멀티크로스핀 이오나이저에 의해 유도된 전압을 일으키는 유도전압판으로 이루 어진 집진부를 포함하여 구성된다.

위와 같은 종래기술은 15,000볼트(V)의 인가 전압하에서 집진효율을 99%이상 으로 향상시켜 상대적으로 작은 부피의 정전필터로 함진 농도가 비교적 높은 배기를 처리할 수 있고, 방전전극 자체의 기계적 강도를 높이고 구조를 단순화시켜 내구성을 향상시키고, 별도의 먼지 제거수단 없이도 중력에 의해 집진전극에 부착된 먼지의 제거가 가능하여 유지보수가 용이하고, 정전필터의 제조비용을 절감하는 효과가 있고, 양방향으로 집진이 가능한 효과가 있다.

그러나, 상기 종래기술은 에너지소모가 상대적으로 높은 문제가 있고, 특히 종래기술은 상대적으로 함진농도가 가장 높을 때를 기준으로 운전 됨에 따라 함진농도가 가변적인 곳에서는 함진농도가 상대적으로 낮은 경우 과도한 에너지 소모가 발생하는 문제가 있다.

따라서, 에너지소모가 상대적으로 높은 2단형 양방향전기집진장치에 있어서, 유입되는 오염 공기의 함진농도에 따라 포집성능을 조절하여 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 양방향전기집진장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 종래 2단형 양방향전기집진장치에 있어서, 함진농도에 따라 대전부 내지 포집부에 공급되는 전압을 제어하여 양방향전기집진장치를 운용하는 전압의 조절을 통해 소모에너지를 상대적으로 줄일 수 있는 양방향전기집진장치를 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 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치는, 고전압으로 전류를 공급하는 고전압 공급수단과, 상기 고전압 공급수단을 통해 고전압으로 전류를 공급받는 대전부와 집진부가 분리된 2단형으로 공기가 양방향으로 유통되는 집진부의 양측에 대전부가 배치되는 양방향전기집진모듈과 상기 양방향전기집진모듈 다수 개를 조립하여 이루어지는 양방향전기집진블록과 상기 양방향전기집진모듈에 대한 고전압 공급수단의 전류 공급을 제어하는 운전 제어반을 포함하는 양방향전기집진장치에 있어서, 상기 양방향전기집진모듈은 오염된 공기가 유통되는 방향으로 개방이 되고, 양쪽 측면이 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 필터함체; 상기 필터함체의 유통되는 방향의 일측에 설치되며, 상기 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으키는 다수의 이오나이저를 포함하여 1차측 하전영역을 형성하는 1차측 대전부; 상기 필터함체의 유통되는 방향의 타측에 설치되며, 상기 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으키는 다수의 이오나이저를 포함하여 2차측 하전영역을 형성하는 2차측 대전부; 및 상기 1차측 대전부와 상기 2차측 대전부 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극과 상기 집진전극의 금속판 사이에 설치되며 상기 고전압 공급수단에 연결되어 전계를 형성하는 전압판으로 이루어진 집진부;를 포함하고, 상기 양방향전기집진블록의 1차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 1차측 함진농도센서부;와 상기 양방향전기집진블록의 2차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 2차측 함진농도센서부;를 더 포함하고, 상기 운전 제어반은 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력신호를 입력받아 상기 고전압 공급수단의 공급전압을 제어하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 있어서 상기 이오나이저는, 소정의 길이를 갖는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 코로나 방전을 일으키는 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저;인 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 있어서, 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부는 각 양방향전기집진모듈에 설치되며, 상기 1차측 함진농도센서부는 양방향전기집진모듈의 1차측 대전부 전방에 설치되고, 상기 2차측 함진농도센서부는 양방향전기집진모듈의 2차측 대전부 전방에 설치되는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 있어서, 상기 필터함체와 유체가 흐르는 방향으로 결합하여 유로를 형성하는 센서부틀;을 더 포함하고, 상기 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부는 상기 센서부틀의 측면에 결합하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 있어서, 상기 운전 제어반은 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력값을 비교하여 상기 양방향전기집진블록의 집진효율 상태를 실시간으로 감시하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 있어서, 상기 운전 제어반은 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력값을 비교하여 각 양방향전기집진모듈의 집진효율 상태를 실시간으로 감시하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해, 본 발명에 따른 양방향전기집진장치는 1차측 함진농도센서부와 2차측 함진농도센서부 및 공급전압을 제어하는 운전 제어반을 통하여 양방향전기집진장치로 유입되는 오염된 공기의 함진농도에 따라 능동적으로 양방향전기집진블록에 공급되는 전압을 조절함으로써 집진효율을 충분히 유지할 수 있는 전압으로 전류를 공급함으로써 과도하게 높은 전압으로 전류가 공급됨으로 인해 야기되는 불필요한 에너지의 소모를 방지하여 에너지를 절감하는 효과가 있다.

또한, 함진농도에 따라 능동적으로 고전압 공급수단의 공급전압을 조절함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

*또한, 본 발명은 1차측 함진농도센서부와 2차측 함진농도센서부의 출력값을 비교하여 양방향전기집진블록의 집진효율 상태를 실시간으로 감시할 수 있고, 양방향전기집진블록을 구성하는 각 양방향전기집진모듈의 집진효율 상태로 실시간으로 감시할 수 있는 효과가 있고, 이와 같은 집진효율 감시 기능을 통해 양방향전기집진블록 내지 양방향전기집진모듈의 탈진 시기 및 유지보수 시기를 용이하게 파악할 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 종래기술로 출원번호 10-2011-0092484호 "멀티크로스핀 이오나이저를 이용한 양방향 유도전압 정전필터"의 대표도면,

도 3은 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치의 기술적 특징을 개념적으로 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치의 구성을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치의 양방향전기집진모듈을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 따른 양방향전기집진모듈의 집진부를 설명하기 위한 도면,

도 7은 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 따른 함진농도센서부의 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 3 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치의 기술적 특징을 개념적으로 설명하기 위한 도면의 (a)에 도시한 바와 같이, 양방향전기집진장치(5)는 상기 도 1에 도시한 바와 같은 전기집진원리를 통해 미세먼지 등을 포집하는 수단으로 1차측에서 유입되는 오염 공기를 정화하여 2차측으로 배출하고, 2차측에서 유입되는 오염 공기를 정화하여 1차측으로 배출한다.

*즉, 양방향전기집진장치(5)는 오염된 공기가 유통되는 공기유통구(4) 내부에 설치되어 오염된 공기에 포함된 초미세먼지와 같은 포집대상들을 포집한다.

한편, 상기 양방향전기집진장치(5)는 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 2단형 대전부(51)와 집진부(52)가 분리된 양방향전기집진장치로 집진부(52)를 중심으로 1차측에 배치되는 1차측 대전부(51-1)와 2차측에 배치되는 2차측 대전부(51-2)로 이루어지고, 양방향전기집진장치의 운전을 제어하는 운전 제어반(6)과 고전압으로 전류를 공급하는 고전압 공급수단(7)을 포함하여, 상기 1차측 대전부(51-1)와 2차측 대전부(51-2)는 고전압 공급수단(7)과 운전 제어반(6)을 통해 전류를 공급받을 수 있도록 연결되어 1만 V 이상의 전압으로 전류를 공급받고, 상기 집진부(52) 역시 고전압 공급수단(7)과 운전 제어반(6)을 통해 전류를 공급받을 수 있도록 연결되어 수천 V 이상의 전압으로 전류를 공급받는다.

이와 같은 양방향전기집진장치에 대하여 본 발명에 따른 에너지절감형 양방향전기집진장치는 함진농도센서부(53)를 더 포함하고, 상기 함진농도센서부(53)는 1차측 공기의 함진농도를 감지하는 1차측 함진농도센서부(53-1)와 2차측 공기의 함진농도를 감지하는 2차측 함진농도센서부(53-2)로 이루어지고, 이와 같은 함진농도센서부(53)의 출력신호는 상기 운전 제어반(6)에 입력되어, 입력값에 따라 대전부(51)와 집진부(52)에 공급되는 전압을 제어한다.

따라서, 상기 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은, 본 발명에 따른 에너지절감형 양방향전기집진장치는 1차측 또는 2차측에서 유입되는 공기의 함진농도에 따라 대전부(51) 내지 집진부(52)의 전압을 조절하고, 특히 대전부(51)의 전압 조절을 통해 에너지를 상당히 절감한다.

위와 같은, 기술적 특징을 갖는 본 발명에 따른 에너지절감형 양방향전기집진장치를 실시 예를 통해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 에너지절감형 양방향전기집진장치는 도 4 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치의 구성을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 고전압 공급수단(7)과 다수의 양방향전기집진모듈(110)로 이루어진 양방향전기집진블록(100)과 함진농도센서부(200)와 운전 제어반(6)을 포함하여 이루어진다.

상기 고전압 공급수단(7)은 상기 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 전력공급라인에 연결되어 수천 볼트에서 수만 볼트가지 고전압을 이용하는 설비 등에 사용되는 고전압 공급장치와 같은 수단으로 본 발명의 고전압 공급수단(7) 역시 수천 볼트에서 수만 볼트까지의 고전압으로 전류를 공급한다.

이와 같은 고전압 공급수단(7)은 상기 운전 제어반(6)을 통해 상기 양방향전기집진블록(100)의 각 양방향전기집진모듈(110)에 고전압으로 전류를 공급한다.

상기 양방향전기집진블록(100)은 상기 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 다수의 양방향전기집진모듈(110)을 직사각평면이 되도록 조립하여 이루어진다.

따라서, 상기 양방향전기집진모듈(110)은 상기 도 4 및 도 5는 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치의 양방향전기집진모듈을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 직육면체의 외관을 갖는다.

즉, 양방향전기집진모듈(110)이 직육면체의 외관을 갖게 됨으로 인해, 상기 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 블록을 쌓듯이 상호 체결하여 양방향전기집진블록(100)을 형성한다.

이와 같은 양방향전기집진모듈(110)은 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 오염된 공기가 유통되는 방향으로 개방이 되고, 양쪽 측면이 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 필터함체(111)와, 상기 필터함체(111)의 유통되는 방향의 일측(1차측)에 설치되며, 상기 고전압 공급수단(7)에 연결되어 코로나 방전을 일으키는 다수의 이오나이저(I)를 포함하여 1차측 하전영역을 형성하는 1차측 대전부(112)와, 상기 필터함체(111)의 유통되는 방향의 타측(2차측)에 설치되며, 상기 고전압 공급수단(7)에 연결되어 코로나 방전을 일으키는 다수의 이오나이저(I)를 포함하여 2차측 하전영역을 형성하는 2차측 대전부(113) 및 상기 1차측 대전부(112)와 상기 2차측 대전부(113) 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극(114-1)과 상기 집진전극(114-1)의 금속판 사이에 설치되며 상기 고전압 공급수단(7)에 연결되어 전계를 형성하는 전압판(114-2)으로 이루어진 집진부(114)를 포함하여 이루어져, 오염된 공기 내의 포집대상인 미세먼지 내지 초미세먼지와 같은 포집대상을 코로나 방전 원리를 통해 하전시키는 대전부(112, 113)와 하전된 포집대상에 쿨롱력이 작용하여 포집하는 집진부(114)를 포함하여 오염된 공기를 정화하는 실질적인 역할을 하는 구성이다.

한편, 상기 이오나이저(I)는 코로나 방전을 일으킬 수 있는 텅스텐 소재와 같은 전기 전도도가 높은 금속으로 이루어진 다양한 형태의 이오나이저가 될 수 있으나, 바람직하게는 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 소정의 길이를 갖는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 코로나 방전을 일으키는 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저(I)가 된다.

이와 같은, 멀티크로스핀 이오나이저(I)는 종래 와이어 형태의 이오나이저에 비해 기계적 강도가 상대적으로 높고, 코로나 방전을 통한 상대적으로 넓은 하전영역을 형성할 수 있는 장점이 있다.

상기 필터함체(111)는 알루미늄 소재 또는 스테인레스 금속 소재로 이루어지는 것으로 직육면체 구조로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 전면, 후면, 상면 및 하면은 개방되고 양쪽 측면은 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하고 상기 전면에는 상기 설치공간의 중심부위로 오염된 공기를 안내하는 가이드(111-1)를 갖는다.

상기 가이드(111-1)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 유통되는 공기가 집진부(114) 측으로 몰릴 수 있도록 하기 위하여 위쪽과 아래쪽에 내측방향으로 경사진 판 형태로 이루어진다.

상기 1차측 대전부(112)와 2차측 대전부(113)는 상기 양방향전기집진모듈(110)의 전방(1차측)과 후방(2차측)에 설치되고, 운전 제어반(6)을 통해 고전압 공급수단(7)에 연결되어 1만 V에서 1만 8천 V 사이의 고전압으로 전류를 공급받아 코로나 방전을 일으켜 하전영역을 형성하고, 이를 통해 포집대상을 하전시키기 역할을 하고, 상기 도 5에 도시한 바와 같이 다수의 이오나이저(I)로 이루어진다.

이때, 상기 1차측 대전부(112)와 2차측 대전부(113)는 같은 고전압으로 동시에 전류가 공급되거나, 서로 다르게 운용될 수 있다.

즉, 유입되는 공기의 방향에 무관하게 상기 1차측 대전부(112)와 2차측 대전부(113) 모두에 전류가 공급되거나, 1차측에서 오염된 공기가 유입되는 경우는 1차측 대전부(112)에만 전류가 공급되고, 2차측에서 오염된 공기가 유입되는 경우는 2차측 대전부(113)에만 전류가 공급된다.

상기 집진부(114)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 1차측 대전부(112)와 상기 2차측 대전부(113) 사이에 위치하여 1차측에서 유입되는 공기 및 2차측에서 유입되는 공기 모두에 대하여 포집이 이루어진다.

이와 같은 집진부(114)는 접지되고 하전된 포집대상을 포집하는 다수의 집진판으로 이루어지는 집진판부(114-1)와 고전압 공급수단(7)에 연결되어 전계를 형성하는 다수의 전압판으로 이루어지는 전압판부(114-2)로 이루어진다.

구체적으로, 집진부(114)는 도 6 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 따른 양방향전기집진모듈의 집진부를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 집진판부(114-1)는 상호 연결되어 접지되며, 전기 전도도가 상대적으로 높은 금속 소재로 이루어지고 소정의 간격으로 나란하게 배치되는 다수의 집진판(114-1P)으로 형성되고, 전압판부(114-2)는 상기 집진판부(114-1)를 이루는 다수의 집진판(114-1P) 사이에 등간격으로 배치되는 전기 전도도가 상대적으로 높은 금속 소재로 이루어지는 판으로, 상호 연결하여 고전압 공급수단(7)에 연결되어 고전압으로 전류를 공급받는 다수의 전압판(114-2P)으로 이루어진다.

따라서, 집진부(114)는 집진판부(114-1)를 이루는 다수의 접진된 집진판(114-1P)과 전압판부(114-2)를 이루며 고전압으로 전류를 공급받는 전압판(114-2P)이 오염된 공기가 흐를 수 있도록 등간격으로 번갈아 병렬로 배치되어 이루어지고, 전압판(114-2P)과 인접한 집진판(114-1P)의 사이에서 전기장을 일으켜, 하전된 포집대상에 쿨롱력이 작용하여 집진판(114-1P)에 포집될 수 있는 환경을 만든다.

위와 같이 이루어지는 양방향전기집진모듈(110)은 상기 도 3에 도시한 바와 같이 조립되어 양방향전기집진블록(100)을 형성하고, 상기 양방향전기집진블록(100)은 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 오염된 공기가 유통되는 환기배관이나 환기용 구조물과 같은 공기유통구(4)에 설치되어 공기유통구(4)를 흐르는 공기를 코로나 방전을 이용한 전기집진방식으로 정화하는 역할을 한다.

상기 함진농도센서부(200)는 상기 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 양방향전기집진블록(100)의 1차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 1차측 함진농도센서부(200-1)와 상기 양방향전기집진블록(100)의 2차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 2차측 함진농도센서부(200-2)로 이루어진다.

이와 같은 함진농도센서부(200)는 통상 '미세먼지 센서'라 일컫는 센서로 통상적으로 빛을 이용하여 포집대상에 의해 반사되는 광량으로 함진농도를 측정하는 방식의 센서를 이용하거나 공기의 오염도를 측정할 수 있는 다양한 종류의 센서를 이용할 수 있고, 어느 특정된 함진농도를 측정하는 센서에 국한되지 않는다.

한편, 이와 같은 함진농도센서부(200)는 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 1차측과 2차측에 각각 설치되는, 1차측 함진농도센서부(200-1)와 2차측 함진농도센서부(200-2)로 이루어져, 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)는 1차측에서 유입되는 오염된 공기의 함진농도를 측정하고, 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)는 2차측에서 유입되는 오염된 공기의 함진농도를 측정한다.

이때, 상기 운전 제어반(6)은 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)와 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)의 출력신호를 입력받아 상기 고전압 공급수단(7)의 공급전압을 제어한다.

따라서, 상기 운전 제어반(6)은 함진농도에 따른 공급 전압이 사전에 설정되어 프로그램되어 있고, 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)와 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)의 출력신호에 따라 고전압 공급수단(7)에서 공급되는 전압을 높이거나 낮춘다.

이때, 상기 운전 제어반(6)에 의해 고전압 공급수단(7)에서 공급되는 전압의 조절은 1차측 대전부(112), 2차측 대전부(113), 전압판부(114-2)를 선택적으로 하여 이루어질 수 있다.

예를 들어, 함진농도센서부(200)에서 출력된 값을 기준으로 현재 공급되는 전압이 과도한 경우에는 공급전압을 낮추고, 함진농도가 높아 집진효율이 저하된 경우에는 공급전압을 높인다.

이와 같은, 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)와 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)는 상기 도 3에 도시한 바와 같이 양방향전기집진블록(100)의 1차측과 2차측 공기유통구(4)에 설치되거나, 도 7 본 발명 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치에 따른 함진농도센서부의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 양방향전기집진블록(100)을 이루는 각 양방향전기집진모듈(110) 마다 설치될 수 있다.

따라서, 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)는 양방향전기집진모듈(110)의 1차측 대전부(112) 전방에 설치되고, 마찬가지로 2차측 함진농도센서부(200-2)는 양방향전기집진모듈(110)의 2차측 대전부(113) 전방에 설치된다.

이처럼, 함진농도센서부(200)를 각 양방향전기집진모듈(110)에 설치하는 경우, 각 양방향전집진진모듈(110)의 집진 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 장점이 있다.

한편, 함진농도센서부(200)를 각 양방향전기집진모듈(110)에 설치하는 경우, 상기 도 7에 도시한 바와 같이, 필터함체(111)와 유체가 흐르는 방향으로 양측에 결합하여 유로를 형성하는 센서부틀(210)을 더 포함하고, 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)와 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)는 상기 필터함체(111)의 양측에 결합된 센서부틀(210)의 측면에 결합하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 센서부틀(210)을 이용하는 경우, 각 양방향전기집진모듈(110)에 함진농도센서부(200)를 용이하게 설치하고 유지보수할 수 있는 장점이 있다.

위와 같이, 양방향전기집진블록(100)의 1차측과 2차측 또는 각 양방향전기집진모듈(110)의 1차측과 2차측에 함진농도센서부(200-1)와 2차측 함진농도센서부(200-2)를 설치함으로써, 고전압 공급수단(7)의 공급전압을 조절하는 운전 제어반(6)은 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)와 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)의 출력값을 비교하여 상기 양방향전기집진블록(100)의 집진효율 상태를 실시간으로 감시할 수 있다.

예를 들어, 1차측에서 오염된 공기가 유입되는 경우, 상기 1차측 함진농도센서부(200-1)의 출력값에 비해 상기 2차측 함진농도센서부(200-2)에서 출력되는 출력값이 오염된 공기가 충분히 정화되었다고 판단할 수준의 비교값이 아닌 경우, 양방향전기집진블록(100) 또는 양방향전기집진모듈(110)의 집진효율이 낮아진 것을 실시간으로 파악하고, 이와 같이 집진효율이 낮아진 문제를 해결하도록 할 수 있다.

특히, 함진농도센서부(200)가 각 양방향전기집진모듈(110)에 설치되는 경우, 양방향전기집진블록(100)을 이루는 각 양방향전기집진모듈(110)을 실시간으로 감시할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 효과는 통상 양방향전기집진블록(100)을 이루는 각 양방향전기집진모듈(110)의 정상적인 운전 상태 내지 집진효율 유지 상태 등을 파악할 수 없었던 문제를 해결한다.

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.

Claims (6)

1. 고전압으로 전류를 공급하는 고전압 공급수단과, 상기 고전압 공급수단을 통해 고전압으로 전류를 공급받는 대전부와 집진부가 분리된 2단형으로 공기가 양방향으로 유통되는 집진부의 양측에 대전부가 배치되는 양방향전기집진모듈과 상기 양방향전기집진모듈 다수 개를 조립하여 이루어지는 양방향전기집진블록과 상기 양방향전기집진모듈에 대한 고전압 공급수단의 전류 공급을 제어하는 운전 제어반을 포함하는 양방향전기집진장치에 있어서,

   상기 양방향전기집진모듈은 오염된 공기가 유통되는 방향으로 개방이 되고, 양쪽 측면이 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 필터함체;

   상기 필터함체의 유통되는 방향의 일측에 설치되며, 상기 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으키는 다수의 이오나이저를 포함하여 1차측 하전영역을 형성하는 1차측 대전부;

   상기 필터함체의 유통되는 방향의 타측에 설치되며, 상기 고전압 공급수단에 연결되어 코로나 방전을 일으키는 다수의 이오나이저를 포함하여 2차측 하전영역을 형성하는 2차측 대전부; 및

   상기 1차측 대전부와 상기 2차측 대전부 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세입자를 포집하는 집진전극과 상기 집진전극의 금속판 사이에 설치되며 상기 고전압 공급수단에 연결되어 전계를 형성하는 전압판으로 이루어진 집진부;를 포함하고,

   상기 양방향전기집진블록의 1차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 1차측 함진농도센서부;와 상기 양방향전기집진블록의 2차측에 위치하여 유입되는 공기의 함진농도를 측정하는 2차측 함진농도센서부;를 더 포함하고,

   상기 운전 제어반은 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력신호를 입력받아 상기 고전압 공급수단의 공급전압을 제어하는 것;을 특징으로 하는 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이오나이저는,

   소정의 길이를 갖는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 코로나 방전을 일으키는 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저;인 것을 특징으로 하는 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부는 각 양방향전기집진모듈에 설치되며, 상기 1차측 함진농도센서부는 양방향전기집진모듈의 1차측 대전부 전방에 설치되고, 상기 2차측 함진농도센서부는 양방향전기집진모듈의 2차측 대전부 전방에 설치되는 것;을 특징으로 하는 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치.
4. 제3항에서 있어서,

   상기 필터함체와 유체가 흐르는 방향으로 결합하여 유로를 형성하는 센서부틀;을 더 포함하고,

   상기 상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부는 상기 센서부틀의 측면에 결합하는 것;을 특징으로 하는 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 운전 제어반은

   상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력값을 비교하여 상기 양방향전기집진블록의 집진효율 상태를 실시간으로 감시하는 것;을 특징으로 하는 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 운전 제어반은

   상기 1차측 함진농도센서부와 상기 2차측 함진농도센서부의 출력값을 비교하여 각 양방향전기집진모듈의 집진효율 상태를 실시간으로 감시하는 것;을 특징으로 하는 함진농도에 따라 공급전압을 조절하는 에너지절감형 양방향전기집진장치.

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