KR0127112B1 - 탈취 겸용 전기 집진 장치 - Google Patents

탈취 겸용 전기 집진 장치

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Abstract

본 발명은 탈취기를 겸용하는 전기 집진 장치에 관한 것으로서 특히, 집진을 위한 고압 교류 펄스와, 이 펄스가 인가되는 집진부 및 강유전체 세라믹 절연체(PELIET)층의 부분 방전을 이용해서 탈취와 집진을 동시에 수행할 수 있도록 한 탈취 겸용 전기 집진 장치에 관한 것이다.
종래의 탈취 겸용 전기 집진 장치는 공기 정화를 위해서 분진을 제거하는 전기 집진 필터(4,5,6,7)와 냄새를 제거하는 탈취 필터(8)를 별도로 사용하기 때문에 장치의 부피가 증가하게 되는 문제점과, 일정한 기간이 경과하면 필터를 교환해 주어야 하는 문제점과, 냄새 또는 가스상의 물질에서 분자량이 큰 물질은 탈취 필터(8)의 흡착에 의한 제거가 어렵고, 또한 흡착에 의한 물리적인 작용으로는 탈취 효율이 낮기 때문에 원하는 정도로의 탈취 효과를 보장할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 중심에 방전극(14)이 위치하는 관 형태의 포집극(16) 종단에 절연판으로 격리된 강유전체 세라믹 절연체(18)를 구비하고, 이 세라믹 절연체(18)에서 부분 방전을 일으켜 포집극(16) 전단에서 집진 처리된 공기의 냄새를 제거할 수 있도록 하여, 상기한 종래의 탈취 겸용 전기 집진 장치가 갖는 문제점을 해결함으로써, 장치의 부피를 줄이고, 사용 가능한 수명을 반영구적으로 보장하며, 청정을 위한 구성 부품의 교환 필요성을 배제시킨 탈취 겸용 전기 집진 장치이다.

Description

탈취 겸용 전기 집진 장치
제1도는 종래의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 구성을 나타낸 단면도.
제2도는 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 구성을 나타낸 단면도.
제3도는 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 구성을 나타낸 사시도.
제4도는 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 회로도.
제5도의 (가),(나),(다)는 본 발명 장치에서 탈취 특성을 나타낸 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : 케이스12 : 흡입구
13 : 프리필터14 : 방전극
15 : 가속 전극판16 : 포집극
17 : 강유전체 세라믹 절연체18 : 절연판
19: 팬20 : 배출구
본 발명은 탈취기를 겸용하는 전기 집진 장치에 관한 것으로서 특히, 집진을 위한 고압 교류 펄스와, 이 펄스가 인가되는 집진부 및 강유전체 세라믹 절연체(PELLET) 층의 부분 방전을 이용해서 탈취와 집진을 동시에 수행할 수 있도록 한 탈취 겸용 전기 집진 장치에 관한 것이다.
종래의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 구성을 살펴보면, 제1도에 나타낸 바와 같이, 케이스(1)의 전방에서 분진 공기가 흡입되는 흡입구(2)와, 상기 흡입구(2)로 흡입된 분진 공기를 프리 필터링하는 프리 필터(3)와, 상기 프리 필터링된 분진 공기를 대전시키기 위한 방전극(4) 및 대응 방전극(5)과, 상기 방전극(4) 및 대응방전극(5)에 의하여 대전된 분진을 포집하는 포집극(6)과, 상기 포집극(6)으로 감싸지며 대전된 공기를 가속시키는 가속 전극판(7)과, 상기 포집극(6)을 통과한 청정 공기의 탈취를 위한 탈취 필터(8)와, 상기 탈취필터(8)에서 탈취된 공기를 배출하는 팬(9)과, 상기 팬(9)에 의해 송풍된 청정 공기가 배출되는 배출구(10)로 구성되며, 이러한 구성의 종래 탈취 겸용 전기 집진 장치에 의한 집진과 탈취 동자은 다음과 같이 이루어진다.
기기 동작이 시작되면 방전극(4)과 가속 전극판(7)에는 고압이 인가되고, 포집극(6)은 접지된 상태에서 팬(9)이 구동되어 흡입구(2)로 분진 공기를 흡입시킨다.
흡입된 분진 공기는 프리 필터(3)를 거쳐 1차 분진이 필터링된 후, 방전극(4)과 대응 방전극(5) 사이의 글로우 방전에 의해 발생된 전기장을 통과하면서 분진이 양(+)이온 또는 음(-)이온으로 대전된다.
대전된 분진은 가속 전극판(7)의 전기적인 가속력을 받아 포집극(6) 사이를 통과하면서 포집극(6)에 포집되고, 이와 같이 하여 분진이 제거된 공기(그러나, 냄새를 유발하는 입자 및 가스상의 악취 성분은 포함하고 있는 공기)는 후단의 탈취 필터(8)를 통과하면서 냄새 성분이 제거되며, 필터(8)에서 탈취된 최종 청정 공기는 팬(9)의 송풍력으로 배출구(10)를 통해 배출되어진다.
여기서, 상기 탈취 필터(8)는 통상 다공성의 활성탄으로 제조되어 미세 기공을 통과하는 냄새 또는 가스상의 물질을 흡착하여 냄새를 제거해 주게 된다.
그러나, 이러한 종래의 탈취 겸용 전기 집진 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 공기 정화를 위해서 분신을 제거하는 전기 집진 필터(4,5,6,7)와 냄새를 제거하는 탈취 필터(8)를 별도로 사용하기 때문에 장치의 부피가 증가하게 되는 문제점이 있다.
둘째, 탈취 필터(8)는 다공성의 활성탄과 같이 사용 가능한 수명이 정해져 있는 필터를 사용하기 때문에 일정한 기간이 경과하면 필터를 교환해 주어야 하고, 또한 냄새나 가스량의 정도에 따라 적절하게 탈취 성능의 조절을 할 수 없기 때문에 냄새 발생량이 큰 장소에서는 탈취 필터(8)의 탈취 용량이 부족해지는 문제점이 있다.
셋째, 탈취 필터(8)의 교환 기간이 경과되면 오히려 냄새가 재비산되어 제2의 오염 발생원으로 작용하게 되는 문제점이 있다.
넷째, 냄새 또는 가스상의 물질에서 분자량이 큰 물질은 탈취 필터(8)의 흡착에 의한 제거가 어렵고, 또한 흡착에 의해 물리적인 작용으로는 탈취 효율이 낮기 때문에 원하는 정도로의 탈취 효과를 보장할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 중심에 방전극이 위치하는 관 형태의 포집극 종단에 절연판으로 격리된 강유전체 세라믹 절연체를 구비하고, 이 세라믹 펠릿에서 부분 방전을 일으켜 포집극 전단에서 집진 처리된 공기의 냄새를 제거할 수 있도록 하여, 상기한 종래의 탈취 겸용 전기 집진 장치가 갖는 문제점을 해결함으로써, 장치의 부피를 줄이고, 사용 가능한 수명을 반영구적으로 보장하며, 청전을 위한 구성 부품의 교환 필요성을 배제시킨 탈취 겸용 전기 집진 장치를 제공함을 목적으로 한다.
도면 제2도 및 제3도는 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치는, 케이스(11)의 전방에서 분진 공기가 흡입되는 흡입구(12)와, 상기 흡입구(12)로 흡입된 분진 공기를 프리 필터링하는 프리 필터(13)와, 상기 프리 필터링된 분진 공기를 대전시키기 위한 방전극(41)과, 중심 선단에 상기 방전극(14)이 구비되며 상기 방전극(14)에 의해 대전된 공기를 가속시키는 가속 전극판(15)과, 상기 방전극(14) 및 가속 전극판(15)을 중심으로 이를 감싸며 격자형으로 배열되고, 상기 방전극(14)에 의하여 대전된 분진을 포집하는 포집극(16)과, 상기 가속 전극판(15) 및 포집극(16)의 종단에 충진되며 부분 방전을 일으켜 상기 포집극(16)을 통과한 청정 공기의 탈취를 위한 강유전체 세라믹 절연체(17)와, 상기 강유전체 세라믹 절연체(17)를 충진시키기 위한 절연판(18)과, 상기 강유전체 세라믹 절연체(17)에서 탈취된 공기를 배출하는 팬(19)과, 상기 팬(19)에 의해 송풍된 청전 공기가 배출되는 배출구(20)와, 상기 방전극(14) 및 가속 전극판(15)에 고압의 구형파 교류 펄스를 발생시켜 인가하는 고전압 발생 전원부(21)로 구성되며, 이러한 구성의 본 발명 탈취 겸용 전기 집진 장치에 의한 집진과 탈취 동작을 다음과 같이 이루어진다.
기기 동작이 시작되면 고전압 발생 전원부(21)에서 고압의 구형파 교류 펄스를 발생시켜 방전극(14)과 가속 전극판(15)에 고압을 인가하고, 포집극(16)은 접지된 상태에서 팬(19)이 구동되어 흡입구(12)로 분진 공기를 흡입시킨다.
고전압 발생 전원부(21)는 도면 제4도에 나타낸 바와 같이, 전압 조정기(21A)에서 입력 상용 교류 전원(ACV)의 전압을 조정하여 고압 트랜스(21B)에 공급하고, 고압 트랜스(21B)는 입력 전압을 고전압으로 발생시켜 다이오드(21C)와 저항(21D) 및 콘덴서(21E)로 정류 및 평활된 전압을 펄스 발생기(21F)에 인가하며, 펄스 발생기(21F)는 인가된 고압에 따라 구형파 펄스를 발생시켜 콘덴서(21G)를 통해 상기 가속 전극판(15) 및 방전극(14)에 공급해 줌으로써, 고압 펄스를 인가받은 방전극(14)이 글로우 방전을 하도록 해준다.
상기한 바와 같이 흡입된 분진 공기는 프리 필터(13)를 거쳐 1차 분진이 필터링된 후, 방전극(14)의 글로우방전에 의해 발생된 전기장을 통과하면서 분진이 양(+)이온 또는 음(-)이온으로 대전된다.
대전된 분진은 가속 전극판(7)의 전기적인 가속력을 받아 포집극(16) 사이를 통과하면서 포집극(16)에 포집되고, 이와 같이 하여 분진이 제거된 공기(그러나, 냄새를 유발하는 입자 및 가스상의 악취 성분은 포함하고 있는 공기)는 후단의 강유전체 세라믹 절연체(17)를 통과하면서 냄새 성분이 제거되며, 탈취된 최종청정 공기는 팬(19)의 송풍력으로 배출구(20)를 통해 배출되어진다.
여기서, 상기 절연판(18) 내에 충진된 강유전체 세라믹 절연체(17)는 가속 전극판(15)과 접지된 포집국(16) 사이의 고압 펄스 인가에 따라 세라믹 절연층내에 강한 부분 방전을 발생시키고, 이 부분 방전 플라즈마는 가스 통로 즉, 격자형의 포집극(16) 속에 배열되는 방전극(14)의 통로 전체를 플라즈마화 하게 되므로 기상의 화학 반응을 일으켜, OH, HO2, O 등의 래디컬(RADICAL)이 생성되고, NO나 SO2및 다른 생활취성분을 산화시켜 냄새를 제거할 수 있게 된다.
특히, 동시에 가속 전극판(15)과 포집극(16) 사이에 교류 전압이 인가되면, 방전극(14) 끝단에서 포집극(16) 사이에 글로우 방전이 발생하면서 이온화선의 발생으로 상기 흡입된 먼지는 곧 이온화되어 대전되고, 대전된 분진은 가속 전극판(15)과 포집극(16) 사이의 전계에 의해 클롱힘이 작용하여 포집극(16)에 포집되고, 입자가 없는(분진이 제거되고 냄새 성분은 남아있는) 공기는 강유전체 세라믹 절연체(17)가 충진된 공간을 통과하면서 상기한 바와 같이 탈취된다.
이와 같이 탈취된 공기는 팬(19)의 송풍력으로 배출구(20)를 통해 청정 공기로 배출되어지는 것이다.
제5도의 (가)는 부분 방전에 의한 NOx 서분의 제거율을 나타낸 그래프로서, NO 농도 50ppm, NO2농도 150ppm의 초기 농도에서 강유전체 세라믹 절연체(17)의 비유전율 ε3=1300 정도의 것을 사용한 것으로, NO는 부분 방전 전력이 2[W] 이상에서 감소하기 시작하지만, NO2는 방전 전력에 거의 비례하여 제거됨을 보이고 있으며, 이는 분자 결합이 플라즈마 고에너지에 의해 절단되기 때문이며, NO보다 NO2의 제거량이 많은 것은 NO의 결합 에너지가 627[kJ/mol]인데 비하여 NO2의 총 합에너지가 486[kJ/mol]이기 때문이다.
제5도의 (나)는 전원(ACV) 주파수를 교류 60[Hz], 150[Hz], 300[Hz]로 변화시켰을때의 NOx 제거율을 나타낸 그래프이고, 제5도의 (다)는 전원(ACV) 주파수를 일정하게 하고, 강유전체 세라믹 절연체(17)의 비유전율을 660, 1300, 4500으로 변화시켰을때의 NOx 제거율 관계를 나타낸 그래프이며, 강유전체 세라믹 절연체(17)의 비유전율이 작고 주파수가 낮을수록 동일 소비 전력에서 NOx의 제거량이 많아짐을 보이고 있다.
이러한 강유전체 세라믹 절연체(17)의 부분 방전에 따른 NOx 제거 원리를 살펴보면,
2NO2+e-2NO+O2
2NO+e-N2+O2
NO2+e-N2+O2/2
이다.
한편, 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치의 실시예로서, 상기 강유전체 세라믹 절연체(17) 대신에 촉매를 충진시키면, 촉매에 의한 반응의 선택성을 높여 고효율로 가스를 제거할 수도 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 탈취 겸용 전기 집진 장치에 의하면, 별도의 탈취용 필터(활성탄 필터)의 사용이 배제되므로 장치가 콤팩트화 되고, 플라즈마를 이용하여 가스를 제거하므로 가스를 고에너지의 전자를 이용해서 분해시키기 때문에 충진제 등의 교환이 필요없어 장수명이 보장되며, 효율도 전원 조절에 따라 자유롭게 조절 가능한 효과가 있다.
또한, 종래의 활성탄으로는 흡착되기 어려운 가스나 냄새도 고에너지의 전자를 이용하기 때문에 분해할 수 있고, 특히, 냄새 성분을 직접 분해하기 때문에 장기간 사용해도 종래와 같은 재비산의 우려를 해소할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 케이스 속으로 흡입된 분진 공기의 이온화를 위해 분진 공기를 대전시키는 방전극(14)과, 중심 선단에 상기 방전극(14)이 구비되며 고압의 구형파 펄스가 인가되어 상기 방전극(14)에 의해 대전된 공기를 가속시키는 가속 전극판(15)과, 상기 방전극(14) 및 가속 전극판(15)을 중심으로 이를 감싸서 가스 통로를 이루며 격자형으로 배열되고, 상기 방전극(14)에 의하여 대전된 분진을 포집하는 포집극(16)과, 상기 가속 전극판(15) 및 포집극(16)의 가스 통로 종단에 충진되며 부분 방전을 일으켜 상기 포집극(16)을 통과한 청전 공기의 탈취를 실행하는 강유전체 세라믹 절연체(17)와, 상기 강유전체 세라믹 절연체(17)를 충진시키기 위한 절연판(18)으로 구성된 탈취 겸용 전기 집진 장치.
  2. 케이스 속으로 흡입된 분진 공기의 이온화를 위해 분진 공기를 대전시키는 방전극(14)과, 중심 선단에 상기 방전극(14)이 구비되며 고압의 구형파 펄스가 인가되어 상기 방전극(14)에 의해 대전된 공기를 가속시키는 가속 전극판(15)과, 상기 방전극(14) 및 가속 전극판(15)을 중심으로 이를 감싸서 가스 통로를 이루며 격자형으로 배열되고, 상기 방전극(14)에 의하여 대전된 분진을 포집하는 포집극(16)과, 상기 가속 전극판(15) 및 포집극(16)의 가스 통로 종단에 충진되며 부분 방전을 일으켜 상기 포집극(16)을 통과한 청전 공기에 대하여 선택성을 갖고 탈취를 실행하는 촉매와, 상기 촉매를 충진시키기 위한 절연판(18)으로 구성된 탈취 겸용 전기 집진 장치.
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