WO2023128222A1 - 대전부 및 이를 포함하는 전기집진기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 대전부는 먼지 입자를 포함한 공기가 유동되는 방향으로 양면을 관통하는 관통홀이 형성된 대전 프레임; 상기 대전 프레임에 결합된 대향 전극; 및 상기 대전 프레임에 결합되며, 상기 대향 전극과의 사이에서 코로나 방전을 일으키는 방전극; 을 포함하여 이루어지고, 상기 대향 전극의 표면에는 오존을 분해 또는 제거할 수 있는 촉매층이 코팅되어, 코로나 방전에 의해 발생되는 오존을 분해하여 감소 및 제거할 수 있으며, 유해가스를 분해하여 제거할 수 있는 대전부 및 이를 포함하는 전기집진기에 관한 것이다.

Description

대전부 및 이를 포함하는 전기집진기
본 발명은 에어컨이나 공기정화기 등의 공조장치에서 공기에 포함된 먼지 입자를 전기적으로 대전시켜 흡착할 수 있는 대전부 및 전기집진기에 관한 것이다.
일반적으로 전기집진장치는 건물 및 차량의 공조장치, 항습기 등에 널리 사용되며, 코로나 방전현상을 통해 먼지 입자를 특정한 전하를 띠도록 대전 시킨 후, 집진부에서 전기적인 인력으로 먼지 입자를 포집하게 된다.
도 1 및 도 2는 종래의 전기집진기 및 대전부를 나타낸 평면도 및 부분 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 전기집진장치는 크게 대전부(10) 및 집진부(20)를 포함하여 구성되며, 대전부(10)를 통과하면서 특정한 전하로 대전된 먼지 입자가 집진부(20)를 통과하면서 먼지 입자가 흡착되어 포집될 수 있다.
대전부(10)는 먼지가 유동되는 방향으로 관통되어 형성되는 틀 형상의 대전프레임(11), 및 대전프레임(11)에 결합되며 먼지가 유동되는 방향과 대략 수직하게 형성되는 대전플레이트(12)를 포함할 수 있다. 여기에서 대전플레이트(12)에는 먼지 입자가 유동되는 방향으로 관통된 복수의 대전홀(13)이 형성되며, 대전부(10)는 상기 대전홀(13)에 대응되는 위치에 먼지 입자에 고전압을 가하는 방전핀(14)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 복수의 방전핀(14)은 전극로드(15)에 결합되어 전기적으로 연결될 수 있다.
그리하여 대전플레이트(12)와 방전핀(14)에 고전압을 인가하면, 대전홀(13)의 내주면과 방전핀(14) 사이에서 발생되는 코로나 방전 현상에 의해 먼지 입자가 특정한 전하로 대전된다. 그리고 집진부(20)에서는 대전부(10)를 통과하며 대전되어 특정한 전하를 가지는 먼지 입자를 반대 전하특성을 이용하여 전기적인 인력으로 포집하여 제거하게 된다.
이때, 종래의 전기집진장치의 경우 먼지 입자를 대전시키는 대전부(10)에서는 코로나 방전에 의해 인체에 유해한 오존이 발생하는 문제점이 있으며, 외부에서 유입되는 휘발성 유기화합물(VOC)과 같은 유해 가스를 제거할 수 없는 단점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
KR 10-2021-0054719 A (2021.05.14.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 코로나 방전에 의한 오존을 분해하여 감소 및 제거할 수 있으며, 유해가스를 분해하여 제거할 수 있는 대전부 및 이를 포함하는 전기집진기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대전부는, 먼지 입자를 포함한 공기가 유동되는 방향으로 양면을 관통하는 관통홀이 형성된 대전 프레임; 상기 대전 프레임에 결합된 대향 전극; 및 상기 대전 프레임에 결합되며, 상기 대향 전극과의 사이에서 코로나 방전을 일으키는 방전극; 을 포함하여 이루어지며, 상기 대향 전극의 표면에는 오존을 분해 또는 제거할 수 있는 촉매층이 코팅될 수 있다.
또한, 상기 방전극은 전극 로드 및 상기 전극 로드에서 돌출 형성된 방전 핀을 포함하고, 상기 대향 전극은 폭방향 및 길이방향의 길이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 플레이트 형태로 형성되고, 상기 대향 전극의 폭방향 면이 방전극과 대향되게 배치되며, 상기 대향 전극의 폭방향 면은 상기 방전 핀과 이격되어 상기 방전 핀의 주변을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 대향 전극은 공기의 유동 방향으로 1층으로 구성되거나, 상기 대향 전극은 2층 이상으로 구성되어 서로 두께방향으로 이격되어 적층 배치될 수 있다.
또한, 상기 방전극은 와이어 형태로 형성되고, 상기 대향 전극은 가로 및 세로 길이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 플레이트 형태로 형성되며, 상기 대향 전극의 두께방향 면이 와이어 형태의 방전극과 대향되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 대향 전극은 저전압 측에 연결되고, 상기 방전극은 고전압 측에 연결될 수 있다.
또한, 상기 촉매층은 TiO2를 포함한 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 촉매층은 TiO2를 기반으로 촉매반응을 촉진하는 활성물질이 함유된 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 활성물질은 Pt 및 Mn 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매층은 MnO2를 포함한 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 촉매층은 휘발성 유기 화합물을 포함한 유해가스를 분해할 수 있는 촉매물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명의 전기집진기는 상기 대전부; 및 공기의 유동방향으로 상기 대전부의 일면 측에 적층 배치되며, 상기 대전부를 통과한 공기에 포함된 먼지 입자를 전기적인 인력에 의해 포집하는 집진부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 대전부 및 이를 포함하는 전기집진기는 대전부에서 코로나 방전시 발생되는 오존을 분해 및 제거하여 오존의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 외부에서 유입되는 휘발성 유기화합물(VOC)과 같은 유해 가스를 제거할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상대적으로 표면적이 넓은 대향 전극에 오존을 분해 및 제거할 수 있는 촉매물질을 코팅할 수 있어, 제조가 용이하며 코팅된 촉매물질의 탈락을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 전기집진기 및 대전부를 나타낸 평면도 및 부분 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 대전부를 나타낸 조립사시도 및 부분 확대도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 대전부에서 대향 전극에 촉매층이 형성된 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 대전부를 나타낸 조립사시도 및 부분 확대도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 대전부 및 이를 포함하는 전기집진기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 대전부를 나타낸 조립사시도 및 부분 확대도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 대전부에서 대향 전극에 촉매층이 형성된 실시예를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 대전부(100)는 크게 대전 프레임(110), 대향 전극(120) 및 방전극(130)을 포함하여 구성될 수 있으며, 로드 커버(140)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
대전 프레임(110)은 대전부(100)의 전제척인 외형을 형성하는 부분이며, 일례로 공기가 유동되는 방향에 수직인 평면상으로 사각형 패널 형태로 형성될 수 있다. 그리고 대전 프레임(110)은 둘레를 따라 이격되어 집진부와의 결합을 위한 결합부가 형성될 수 있다. 대전 프레임(110)에는 공기가 유동되는 방향인 상하방향으로 양면을 관통하는 복수의 관통홀(111)이 형성될 수 있으며, 복수의 관통홀(111)은 행과 열을 이루어 배열될 수 있다. 또한, 대전 프레임(110)은 플라스틱 등의 전기적인 절연성 재질로 형성될 수 있으며, 사출성형 등을 통해 형성될 수 있다. 그리고 도시되지는 않았으나 대전 프레임(110)에는 대향 전극(120)이 결합되어 고정될 수 있는 체결부가 형성될 수 있다.
대향 전극(120)은 공기의 유동방향으로 대전 프레임(110)의 관통홀(111)이 형성되지 않은 부분의 형상에 대응되는 형태로 형성될 수 있으며, 대향 전극(120)은 복수로 분리되어 있는 형태로 형성되어 각각 대전 프레임(110)에 결합되어 고정될 수 있다. 그리고 대향 전극(120)은 고전압 직류 전원공급장치의 저전압 측에 전기적으로 연결될 수 있다. 대향 전극(120)에는 대전 프레임(110)의 체결부에 결합되어 고정될 수 있는 구멍 등의 고정부가 형성될 수 있다. 또한, 대향 전극(120)은 폭방향 및 길이방향의 길이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 플레이트 형태로 형성될 수 있고, 대향 전극(120)은 폭방향 면이 방전극(130)과 대향되게 배치되며 두께방향 면이 공기의 유동방향에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 여기에서 대향 전극(120)의 폭방향 면은 방전극(130)의 방전 핀(132)과 이격되어 방전 핀(132)의 주변을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 대향 전극(120)은 1층(1장의 플레이트)으로 구성될 수 있다. 또는 대향 전극(120)은 2층(2장의 플레이트)으로 구성되어, 2장의 플레이트가 두께방향으로 이격되어 적층 배치될 수 있다. 여기에서 대향 전극(120)을 구성하는 2장의 플레이트 사이에는 스페이서가 개재되어 결합될 수도 있다. 또한, 대향 전극(120)은 전기적 전도성 재질인 금속 재질로 형성될 수 있으며, 대향 전극(120)의 표면에는 오존을 분해 또는 제거할 수 있는 촉매층(123)이 코팅될 수 있다.
방전극(130)은 공기의 유동방향으로 보았을 때 대전 프레임(110)의 관통홀(111)들을 따라 배치될 수 있으며, 방전극(130)은 대전 프레임(110)에 결합되어 고정될 수 있다. 일례로 방전극(130)은 대략 길이방향을 따라 연장 형성된 전극 로드(131) 및 전극 로드(130)에서 공기가 유동되는 방향을 상류측을 향해 연장 형성된 방전 핀(132)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 방전 핀(132)은 공기가 유동되는 방향으로 바라보았을 때 대향 전극(120)의 폭방향 측면이 형성하는 호의 중심 위치에 각각 배치될 수 있다. 그리고 방전극(130)은 고전압 직류 전원공급장치의 고전압 측에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리하여 방전극(130)과 대향 전극(120)에 고압의 전원을 인가하면, 방전극(130)과 대향 전극(120)의 사이에서 코로나 방전이 일어날 수 있다.
로드 커버(140)에는 방전극(130)이 결합될 수 있으며, 로드 커버(140)가 대전 프레임(110)에 결합되어 고정될 수 있다. 로드 커버(140)에는 방전극(130)에 대응되는 형태의 홈 및 구멍이 형성되며, 로드 커버(140)의 홈에 전극 로드(131)가 삽입되고 구멍을 통해 방전극(130)이 외부로 노출될 수 있다. 로드 커버(140)는 플라스틱 등의 전기 절연성 재질로 형성될 수 있다.
촉매층(123)은 대향 전극(120)의 표면 전체에 코팅되어 있을 수 있다. 여기에서 촉매층(123)은 코로나 방전 시 발생될 수 있는 오존을 분해 또는 제거할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 일례로 촉매층(123)은 TiO2를 포함한 물질로 이루어져, 코로나 방전 시 발생되는 오존을 분해함으로써 오존의 발생을 감소시킬 수 있다. 그리고 촉매층(123)을 구성하는 TiO2는 휘발성 유기화합물(VOC)과 같은 유해가스를 분해하여 제거할 수 있어, 오존 및 외부에서 유입되는 유해가스를 동시에 제거할 수도 있다. 또한, 촉매층(123)은 TiO2를 기반으로 촉매반응을 촉진하는 활성물질이 함유된 물질로 이루어질 수 있으며, 활성물질은 Pt 및 Mn 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리하여 촉매층(123)의 촉매반응이 촉진되어 오존 및 유해가스 제거 효과가 향상될 수 있다.
또는 촉매층(123)은 오존 제거 능력이 있는 오존촉매인 MnO2를 포함한 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 촉매층(123)은 휘발성 유기 화합물을 포함한 유해가스를 분해할 수 있는 촉매물질을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
그리하여 본 발명의 대전부 및 이를 포함하는 전기집진기는 대전부에서 코로나 방전 시 발생되는 오존을 분해 및 제거하여 오존의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 상대적으로 표면적이 넓은 대향 전극에 오존을 분해 및 제거할 수 있는 촉매물질을 코팅할 수 있어, 제조가 용이하며 코팅된 촉매물질의 탈락을 방지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 방전극의 방전 핀에 오존을 분해 및 제거할 수 있는 촉매물질을 코팅하여 촉매층을 형성하는 경우에는, 매우 크기가 작은 방전 핀에 촉매층을 형성하기 어려울 뿐만 아니라 촉매물질의 양 및 촉매층의 표면적도 적으며, 대향 전극과 방전극 사이의 방전 특성이 바뀌게 되어 기본적인 대전부의 성능이 저하될 수 있기 때문이다. 또한, 촉매층을 구성하는 물질로 TiO2를 사용하였을 경우, 외부에서 유입되는 휘발성 유기화합물(VOC)과 같은 유해 가스도 함께 제거할 수 있는 장점이 있다.
그리고 도시되지는 않았으나 본 발명의 전기집진기는 상기한 대전부; 및 공기의 유동방향으로 대전부의 일면 측에 적층 배치되며, 대전부를 통과한 공기에 포함된 먼지 입자를 전기적인 인력에 의해 포집하는 집진부; 를 포함하여 구성될 수 있다. 그리하여 대전부를 통과하며 특정한 전하로 대전된 먼지 입자가 집진부를 통과하면서 포집되어 제거될 수 있다.
<실시예 2>
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 대전부를 나타낸 조립사시도 및 부분 확대도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 대전부(100)는 크게 대전 프레임(110), 대향 전극(120) 및 방전극(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
대전 프레임(110)은 일례로 안쪽이 공기의 유동방향으로 뚫려있는 사각틀에 길이방향 및 폭방향으로 리브가 연결되어 있는 형태로 형성될 수 있으며, 사각틀과 리브들 사이가 관통홀(111)이 될 수 있다. 그리고 대전 프레임(110)은 제1실시예와 마찬가지로 플라스틱의 절연성 재질로 사출성형을 통해 형성될 수 있다. 또한 대전 프레임(110)에는 대향 전극(120)이 결합되어 고정될 수 있는 고정홈이 형성될 수 있으며, 대전 프레임(110)에는 방전극(130)을 고정할 수 있는 고정부가 형성될 수 있다.
대향 전극(120)은 가로 및 세로 길이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 금속 재질의 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 대향 전극(120)의 두께방향 면이 와이어 형태의 방전극(130)과 대향되게 배치되고 공기의 유동방향과는 나란하게 배치될 수 있다. 일례로 대향 전극(120)은 길이방향의 양단이 대전 프레임(110)의 고정홈에 삽입되어 결합 및 고정될 수 있으며, 대향 전극(120)은 복수로 구성되어, 복수의 대향 전극(120)이 폭 방향으로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 대향 전극(120)의 표면에는 오존을 분해 또는 제거할 수 있는 촉매층(123)이 코팅될 수 있다.
방전극(130)은 금속 재질의 와이어 형태로 형성되어, 대전 프레임(110)에 형성된 고정부 방전극(130)을 걸어서 팽팽하게 특정한 인장력을 갖도록 고정될 수 있다. 그리고 대향 전극(120)들 사이에 위치하는 방전극(130)은 대향 전극(120)과는 이격되고 대향 전극(120)과 나란하게 배치될 수 있다.
촉매층(123)은 대향 전극(120)의 표면 전체에 코팅될 수 있으며, 촉매층(123)의 구성 물질 및 효과는 상기한 제1실시예와 동일할 수 있다. 또한, 대전부를 포함한 전기집진기도 상기한 제1실시예와 동일하게 구성될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
100 : 대전부, 110 : 대전 프레임, 111 : 관통홀,
120 : 대향 전극, 121 : 상판, 122 : 측판,
123 : 촉매층, 130 : 방전극, 131 : 전극 로드,
132 : 방전 핀, 140 : 로드 커버

Claims (11)

  1. 먼지 입자를 포함한 공기가 유동되는 방향으로 양면을 관통하는 관통홀이 형성된 대전 프레임;
    상기 대전 프레임에 결합된 대향 전극; 및
    상기 대전 프레임에 결합되며, 상기 대향 전극과의 사이에서 코로나 방전을 일으키는 방전극; 을 포함하여 이루어지며,
    상기 대향 전극의 표면에는 오존을 분해 또는 제거할 수 있는 촉매층이 코팅된 것을 특징으로 하는 대전부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방전극은 전극 로드 및 상기 전극 로드에서 돌출 형성된 방전 핀을 포함하고,
    상기 대향 전극은 폭방향 및 길이방향의 길이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 플레이트 형태로 형성되고, 상기 대향 전극의 폭방향 면이 방전극과 대향되게 배치되며, 상기 대향 전극의 폭방향 면은 상기 방전 핀과 이격되어 상기 방전 핀의 주변을 둘러싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 대전부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대향 전극은 공기의 유동 방향으로 1층으로 구성되거나, 상기 대향 전극은 2층 이상으로 구성되어 서로 두께방향으로 이격되어 적층 배치된 것을 특징으로 하는 대전부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방전극은 와이어 형태로 형성되고,
    상기 대향 전극은 가로 및 세로 길이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 플레이트 형태로 형성되며, 상기 대향 전극의 두께방향 면이 와이어 형태의 방전극과 대향되게 배치된 것을 특징으로 하는 대전부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대향 전극은 저전압 측에 연결되고, 상기 방전극은 고전압 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 대전부.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 촉매층은 TiO2를 포함한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 촉매층은 TiO2를 기반으로 촉매반응을 촉진하는 활성물질이 함유된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전부.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 활성물질은 Pt 및 Mn 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 대전부.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층은 MnO2를 포함한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전부.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층은 휘발성 유기 화합물을 포함한 유해가스를 분해할 수 있는 촉매물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전부.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 대전부; 및
    공기의 유동방향으로 상기 대전부의 일면 측에 적층 배치되며, 상기 대전부를 통과한 공기에 포함된 먼지 입자를 전기적인 인력에 의해 포집하는 집진부;
    를 포함하는 전기집진기.
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