KR101136353B1 - 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기 - Google Patents

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심성훈
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Abstract

본 발명은 오염된 공기 중에 포함되어 있는 입자상 물질(분진, 미세입자, 먼지 등)을 처리하는 장치로, 코로나 방전을 통해 다량의 전자(이온)를 공급하여 입자상 물질을 하전시키고, 하전된 입자상 물질을 정전기력에 의하여 집진하는 전기집진기에 관한 것으로, 상세하게는 집진판에 포집된 먼지를 자동 탈진하여 집진기 운전 중 항상 깨끗한 집진판의 상태를 유지시키도록 이루어진 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기에 관한 것이다.

Description

회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기{An Electrostatic Precipitator of Rotary Type Dust Collecting Plate}
본 발명은 오염된 공기 중에 포함되어 있는 입자상 물질(분진, 미세입자, 먼지 등)을 처리하는 장치로, 코로나 방전을 통해 다량의 전자(이온)를 공급하여 입자상 물질을 하전시키고, 하전된 입자상 물질을 정전기력에 의하여 집진하는 전기집진기에 관한 것으로, 상세하게는 집진판에 포집된 먼지를 자동 탈진하여 집진기 운전 중 항상 깨끗한 집진판의 상태를 유지시키도록 이루어진 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기에 관한 것이다.
공기 중에 포함된 미세 먼지 등과 같은 입자상 오염물을 제거하는 장치는 다양하게 개발되어 있으며, 그 중의 하나인 전기집진기는 코로나 방전을 발생시켜 다량의 전자(이온)를 생성하고, 이때 생성된 전자(이온)는 주위의 공기 분자를 이온화 시킨다. 이때 이온화된 공기 분자는 공기 속에 포함되어 있는 입자상물질(분진, 미세입자, 먼지 등)과 결합하여 입자상 물질은 하전(전기적인 극성을 가짐)되고, 하전된 입자상 물질은 정전기력에 의하여 집진판에 포집하는 장치가 전기집진기이다.
일반적으로 전기집진기는 코로나 방전에 의한 입자상물질의 하전과 하전된 입자상물질이 정전기력에 의하여 집진판에 포집되는 과정이 동시에 일어나는 즉 하전과 집진이 동시에 한 공간에서 일어나는 1단식 전기집진기와,
코로나 방전에 의하여 입자상물질이 하전되는 공간과 하전된 입자상물질이 정전기력에 의하여 집진판에 포집되는 공간이 별개로 구성된 2단식 전기집진기로 크게 구분된다.
본 발명은 1단식 전기집진기에 관한 것이다.
본 발명과 같은 1단식 전기집진기는 코로나 방전으로 입자상 물질을 하전하는 하전부와 하전된 입자상 물질을 정전기력으로 유도하여 집진하는 집진부가 함께 형성됨으로써 2단식 전기집진기에 비하여 작은 부피로 이루어질 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 종래의 고정 집진판형의 1단식 전기집진기의 경우에는 집진기의 운전 중에 추타에 의한 집진판에 충격을 가하거나 집진판에 진동을 발생시켜 집진판에 부착된 먼지를 제거하는 기술이 적용된다.
그러나, 포집대상의 먼지가 큰 전기저항값을 가질 경우에는 기존의 탈진 방법으로는 집진판 탈진에 어려움이 있고, 또한 집진판에 포집된 먼지 층의 증가로 먼지 층의 내부에서 고전압이 발생되어 집진판으로부터 방전극으로 코로나 방전이 발생되는 역코로나 현상이 일어나고, 이때 집진판에 부착된 먼지는 집진부 유동 속으로 재비산되어 집진효율은 급격하게 감소하게 되는 문제점이 있다.
또한 기존의 탈진 장치는 장치 자체의 크기로 인하여 집진기의 크기를 증가시키며 원가 상승의 요인이 되기도 한다.
(KR) 등록특허공보 등록번호 특-0154578 (등록일자:1998.07.10) (KR) 등록특허공보 등록번호 10-0335234 (등록일자:2002.04.20) (KR) 공개특허공보 공개번호 10-2010-0093811 (공개일자:2010.08.26)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로,
본 발명은 입자상 물질을 포함하는 배출가스를 안내하는 덕트의 단면적이 적거나, 전기집진기의 단면적이 적고, 설치 길이에 대한 제약을 받음으로써 덕트의 단면적 대비 코로나 방전의 발생면적과 하전된 입자상 물질을 집진하는 집진면의 면적을 크게 제공할 수 있도록 하고, 또한 고 전기저항을 가지는 먼지를 유동속에 재비산 시키지 않고 효율적으로 탈진할 수 있으며, 역 코로나 등의 비정상적인 현상의 발생 없이 매우 안정적인 운전이 가능한 회전집진판식의 1단 전기집진기를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기는, 코로나 방전으로 입자상 물질을 하전시키고, 하전된 입자상 물질을 정전기력으로 유도하여 집진능력을 향상시킨 1단 전기집진기에 있어서,
입자상 물질을 포함한 오염된 공기를 안내하는 덕트와 연결되는 집진기 외함과; 상기 집진기 외함과 절연되게 설치된 다수개의 방전극설치용 봉에 설치된 형성된 다수개의 방전극과; 상기 집진기 외함의 내측에 설치되는 상호 이격되게 설치되는 한 쌍의 상부지지대와; 상기 집진기 외함의 내측에 상호 이격된 한 쌍의 하부지지대와;
상기 한 쌍의 상부지지대 사이에 설치되며 상호 이격되어 동력전달장치로 상호 연결된 다수개의 구동롤러와; 상기 한 쌍의 하부지지대 사이에 설치되되 구동롤러와 대응되게 설치된 다수개의 종동롤러와;
상기 각각의 구동롤러와 종동롤러에 설치된 도체재질의 판으로 이루어진 다수개의 회전집진판과; 상기 구동롤러를 회전시키는 구동모터를 포함하며,
상기 방전극은 다수개의 회전집진판 사이와, 각각의 회전집진판 내부에 배치되도록 설치되어 회전집진판 내부와 외부에서 각각 코로나 방전이 발생하며, 회전집진판 내부와 외부에 하전된 입자상 물질이 집진되도록 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명인 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기는 회전집진판의 내부와 외부에 각각 방전극이 배치되어 회전집진판의 내부와 외부에서 코로나 방전이 일어나는 동시에 회전집진판의 내부와 외부에서 정전기력이 형성되어 회전집진판의 내부와 외부에서 입자상 물질이 집진된다. 이와 같이 회전집진판의 내부와 외부에서 코로나 방전이 발생함으로써 집진기 외함의 적은 단면적에서도 코로나 방전의 발생면적을 크게 할 수 있으며, 하전된 입자상 물질을 집진하는 집진면적을 크게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전기집진기(집진기 외함)의 단면적과, 길이에 대한 제약을 받을 경우에도 단면적 대비 코로나 방전이 일어나는 부분과 집진면적을 높일 수 있음으로 적합하게 이용할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 회전집진판은 코로나 방전시 발생하는 열과, 배출가스의 열에 의하여 팽창하여 발생하는 처짐과 같은 변형이 발생할 수 있으며. 이러한 변형의 발생으로 방전극과 회전집진판 사이의 이격거리가 균일하지 못하고 회전집진판이 안정적으로 회전하지 못함으로써 코로나 방전이 안정되게 발생하지 않는 등의 문제점이 발생할 수 있으나, 회전집진판에 장력을 부가하는 장력부가수단에 의하여 회전집진판의 팽창시 발생하는 상기 문제점을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 정단면 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 사시 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 방전극의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 방전극과 회전집진판의 부분 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 방전극과 회전집진판의 부분 정단면 개략도.
도 6은 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 가이드수단과 장력부가수단 부분에 대한 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 가이드수단과 장력부가수단 부분에 대한 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기의 가이드수단과 장력부가수단 부분에 대한 사시도.
본 발명인 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기는 코로나 방전으로 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자를 정전기력으로 유도하여 집진능력을 향상시킨 1단 전기집진기에 있어서, 미세입자를 포함한 오염된 공기를 안내하는 덕트와 연결되는 집진기 외함(10)과; 상기 집진기 외함(10)과 절연되게 설치된 다수개의 전극설치용 봉(21)과; 상기 전극설치용 봉(21)과 대응되도록 전극설치용 봉(21)이 설치되는 다수개의 관통홀(22)이 형성된 다수개의 방전극(20)과; 상기 다수개의 방전극(20)의 사이에 설치되는 집진기 외함(10)의 내측에 설치되는 상호 이격된 한 쌍의 상부지지대(31)와 상호 이격된 한 쌍의 하부지지대(32)와, 상기 한 쌍의 상부지지대(31) 사이에 설치되며 상호 이격되어 동력전달장치(35)로 상호 연결된 다수개의 구동롤러(33)와, 상기 한 쌍의 하부지지대(32) 사이에 설치되되 구동롤러(33)와 대응되게 설치된 다수개의 종동롤러(34)와, 상기 각각의 구동롤러(33)와 종동롤러(34)에 설치되어 회전하는 도체재질의 판으로 이루어진 다수개의 밸트형 회전집진판(30)과; 상기 구동롤러(33)를 회전시키는 구동모터(M)를 포함하며,
상기 방전극(20)은 다수개의 회전집진판(30) 사이와, 각각의 회전집진판(30) 내부에 배치되도록 설치되어 회전집진판(30) 내부와 외부에서 각각 코로나 방전이 발생하며, 회전집진판(30) 내부와 외부에 하전된 미세입자가 집진되도록 이루어진다.
상기 집진기 외함(10)의 상부지지대(31) 또는 하부지지대(32)를 안내하는 가이드수단(50)이 형성되고, 상기 가이드수단(50)으로 안내되어 상하로 이동하는 상부지지대(31) 또는 하부지지대(32)에는 회전집진판(30)에 장력을 부가하도록 하는 장력부가수단(60)이 구비될 수 있다.
상기 회전집진판(30)의 하측에는 회전집진판(30)의 내부와 외부에 집진된 입자상 물질(미세먼지)을 탈락시키기 위한 집진판 탈진수단(70)이 설치되고,
상기 집진기 외함(10)의 하측에는 회전집진판(30)으로부터 탈진된 입자상 물질(미세먼지)을 포집하는 호퍼(80)가 형성된다.
상기 방전극(20)은 전기적 도체 재질의 판의 형상을 가지며, 판의 가운데 부분에는 다수개의 방전핀(24)이 형성된 다수개의 원형 또는 다각형 형태의 구멍(23)이 형성되며, 상기 방전핀(24)은 구멍(23) 제작시 내면(내부)을 지그재그 형태로 형성함으로써 이루어지도록 한다.
상기 장력부가수단(60)은 무게 추 또는 스프링으로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1과 도 2를 참조하면,
본 발명인 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기는, 배출가스를 안내하는 덕트와 연결되어 배출가스를 안내하는 집진기 외함(10)과, 상기 집진기 외함(10) 내에 상호 이격되도록 설치되는 다수개의 방전극(20)과, 상기 방전극(20) 사이에 각각 설치되는 다수개의 밸트형 회전집진판(30)과, 상기 회전집진판(30)을 회전시키는 회전동력장치인 구동모터(M)와, 상기 방전극(20)과 회전집진판(30)과 전기적으로 연결되어 코로나 발생시키기 위하여 전기(전력)를 인가하는 고전압인가장치(40)와, 상기 회전집진판(30)에 장력을 부가하는 장력부가수단(60)과, 상기 회전집진판(30)에 집진된 입자상 물질을 분리시키는 집진판 탈진수단(70)으로 구성된다.
상기 집진기 외함(10)은 배출가스를 안내하는 덕트와 연결되도록 양단부에는 플랜지부와 같은 연결수단이 형성되며, 내부공간부를 가지는 것으로, 하측부분에는 도 2와 도 5와 도 6과 같이 회전집진판(30)을 설치하기 위하여 설치되는 하부지지대(32)를 수직으로 안내하는 가이드대로 이루어진 가이드수단(50)이 형성되고, 회전집진판(30)에 집진된 입자상 물질이 집진판 탈진수단(70)에 의하여 회전집진판(30)으로부터 탈락되는 것을 포집하는 호퍼(80)가 형성된다.
상기 방전극(20)은 집진기 외함(10)의 내측에 집진기 외함(10)과 절연되게 설치된 다수개의 방전극설치용 봉(21)에 상호 이격되게 설치되며, 고전압인가장치(40)와 전기적으로 연결된다. 상기 상호 이격되게 설치되는 방전극(20)은 도 1과 도 2와 도 4와 같이 회전집진판(30)의 내,외측에 각각 외측 방전극(20a)과, 내측 방전극(20b)이 각각 설치된다.
이러한 상기 방전극(20)은 도 3과 같이 전극설치용 봉(21)에 설치되도록 전극설치용 봉(21)과 대응되도록 다수개의 관통홀(22)이 형성되며, 다수개의 구멍(23)이 형성된다.
상기 구멍(23)의 형성(제작)시 도 3과 같이 내면을 지그재그형태로 가공하여 방전핀(24)이 형성되도록 한다. 상기 구멍(23)의 내면을 지그재그형태로 가공함으로써 형성되는 방전핀(24)의 끝단부는 코로나 방전이 잘 발생할 수 있도록 뾰족하거나 또는 둥근 형태로 형성한다.
상기와 같이 방전극(20)이 회전집진판(30)의 내,외측에 각각 외측 방전극(20a)과, 내측 방전극(20b)으로 설치되어 회전집진판(30)의 내,외측에서는 코로나 방전으로 이온(전하)의 발생과 동시에 정전기력이 형성된다.
상기 회전집진판(30)은 방전극(20) 사이에 설치되어 코로나 방전용 접지극과 하전된 입자상 물질을 집진하는 집진판으로 사용되는 것으로, 고전압인가장치(40)의 접지극과 연결된다.
이러한 회전집진판(30)은 도체재질의 판(보통 도전성 재질의 금속판)으로 이루어지며, 도 1과 도 2와 같이 집진기 외함(10)의 내측 상부에 상호 이격되게 고정설치된 한 쌍의 상부지지대(31)에 설치된 다수개의 구동롤러(33)와, 집진기 외함(10)의 내측 하부에 상호 이격되고 가이드수단(50)에 의하여 안내되어 상하로 이동하도록 설치된 한 쌍의 하부지지대(32)에 설치된 다수개의 종동롤러(34)에 각각 설치되어 회전한다.
상기 구동롤러(33)는 구동모터(M)의 동력을 동력전달장치(35)로 전달받아 회전하는 것으로, 각각의 구동롤러(35)는 동력전달장치(35)로 연결되며, 상기 동력전달장치(35)는 밸트 또는 체인 또는 기어 등으로 이루어진다.
상기 가이드수단(50)에 의하여 안내되어 상하로 이동하도록 설치된 한 쌍의 하부지지대(32)에는 도 6과 도 7과 같이 회전집진판(30)에 장력을 부가하는 장력부가수단(60)이 설치된다.
상기 장력부가수단(60)은 도 6과 같이 고중량을 가지는 무게 추를 이용하거나 또는 도 7과 같이 스프링을 이용하여 종동롤러(34)가 설치되는 하부지지대(32)을 하측으로 이동하여 힘을 가하여 가이드수단(50)을 따라 이동하도록 하여 회전집진판(30)에 장력을 부가한다.
이와 같이 회전집진판(30)에 장력이 부가됨으로써 코로나 방전 및 유입되는 공기(배출가스)의 온도에 의하여 팽창시 발생하는 변형에 의한 방전극(20)과의 간격변화 및 회전의 불균일함 등의 문제점을 해소할 수 있다.
도 2와 도 6 내지 도 7에서 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 가이드수단(50)이 집진기 외함(10)의 내측 하부에 설치되어 하부지지대(32)를 가이드함으로써 상기 하부지지대(32)가 상하로 이동할 수 있도록 하고 있으나,
도 8과 같이 상기 상부지지대(31)를 가이드하도록 가이드수단(50)을 집진기 외함(10)의 내측 상부에 설치할 수도 있으며, 이와 같이 가이드수단(50)이 상부지지대(31)를 가이드하는 경우에는 상기 장력부가수단(60)은 상부지지대(31)에 장력을 가하도록 설치된다.
상기 집진판 탈진수단(70)은 브러쉬로 이루어진 브러쉬 스크러버를 이용하여 회전집진판(30)에 집진된 입자상 물질을 탈락시키는 것으로, 도 5와 같이 회전집진판(30)의 외측에 설치되는 브러쉬로 이루어진 외측 브러쉬 스크러버(71)와, 내측에 설치되는 브러쉬로 이루어진 내측 브러쉬 스크러버(72)로 구성되어 회전집진판(30)의 내외측에 집진된 입자상 물질을 탈락시킨다.
상기와 같이 이루어진 본 발명인 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기는, 회전집진판(30)은 도 5와 같이 구동모터(M)에 의하여 회전하는 구동롤러(33)와 종동롤러(34)를 선회하며, 이러한 회전집진판(30)의 내측과 외측에 각각 설치되어 있는 방전극(20) 사이에는 고전압인가장치(40)로부터 인가되는 전기(전원)에 의하여 코로나 방전이 발생하고, 정전기력이 발생한다.
코로나 방전과 정전기력이 발생한 상기 회전집진판(30)의 내외측으로 덕트를 통하여 안내되는 공기(배출가스)가 이동하며, 이동하는 공기 중의 입자상 물질은 코로나 방전으로 생성된 이온(전자)와 결합하여 하전되고, 하전된 입자상 물질은 정전기력으로 회전집진판(30)으로 이동하여 집진된다.
상기 회전집진판(30)의 내외측에 집진된 입자상 물질은 브러쉬 스크러버(71, 72)로 이루어진 집진판 탈진수단(70)에 의하여 회전집진판(30)으로부터 분리되어 호퍼(80)로 포집된다.
상기 코로나 방전 및 공급되는 고온의 공기에 의하여 회전집진판(30)은 팽창함으로써 방전극(20)과 회전집진판(30) 사이의 간격이 변화될 수 있으나, 장력부가수단(60)에 의하여 하부지지대(32)가 가이드수단(50)을 따라 이동하여 방전극(20)과 회전집진판(30) 사이의 간격변화를 방지할 수 있다.
10 : 집진기 외함 20 : 방전극
30 : 회전집진판 M : 구동모터
31, 32 : 지지대 33, 34 : 롤러
40 : 고전압인가장치 50 : 가이드수단
60 : 장력부가수단 70 : 집진판 탈진수단
80 : 호퍼

Claims (7)

  1. 코로나 방전으로 입자상 물질을 하전시키고, 하전된 입자상 물질을 정전기력으로 유도하여 집진능력을 향상시킨 1단 전기집진기에 있어서,
    입자상 물질을 포함한 오염된 공기가 유입되는 덕트와 연결되는 집진기 외함(10)과;
    상기 집진기 외함(10)과 절연되게 설치된 다수개의 방전극설치용 봉(21)에 설치된 다수개의 방전극(20)과;
    상기 다수개의 방전극(20)의 사이에 설치되는 집진기 외함(10)의 내측에 설치되는 상호 이격된 한 쌍의 상부지지대(31)와 상호 이격된 한 쌍의 하부지지대(32)와, 상기 한 쌍의 상부지지대(31) 사이에 설치되며 상호 이격되어 동력전달장치(35)로 상호 연결된 다수개의 구동롤러(33)와, 상기 한 쌍의 하부지지대(32) 사이에 설치되되 구동롤러(33)와 대응되게 설치된 다수개의 종동롤러(34)와, 상기 각각의 구동롤러(33)와 종동롤러(34)에 설치되어 회전하는 도체재질의 판으로 이루어진 다수개의 회전집진판(30)과;
    상기 집진기 외함(10)의 일측에 상부지지대(31) 또는 하부지지대(32)를 안내하도록 형성된 가이드수단(50)과;
    상기 가이드수단(50)으로 안내되어 상하로 이동하는 상부지지대(31) 또는 하부지지대(32)에 장력을 부가하여 회전집진판(30)에 장력을 부가하도록 하는 장력부가수단(60)과;
    상기 구동롤러(33)를 회전시키는 구동모터(M)를 포함하며,
    상기 방전극(20)은 다수개의 회전집진판(30) 사이와, 각각의 회전집진판(30) 내부에 배치되도록 설치되어 회전집진판(30) 내부와 외부에서 각각 코로나 방전이 발생하며, 회전집진판(30) 내부와 외부에 하전된 입자상 물질이 집진되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 집진기 외함(10)의 하측에는 회전집진판(30)에 집진된 입자상 물질이 탈진되어 저장되는 호퍼(80)가 형성됨을 특징으로 하는 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 회전집진판(30)의 하측에는 회전집진판(30)에 집진된 입자상 물질을 탈락시키기 위한 집진판 탈진수단(70)이 더 설치됨을 특징으로 하는 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 방전극(20)은 금속판의 이루어지되, 다수개의 방전핀(24)이 형성된 다수개의 원형 또는 다각형 형태의 구멍(23)이 형성됨을 특징으로 하는 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다수개의 방전핀(24)은 구멍(23) 제작시 내면을 지그재그 형태로 형성함으로써 이루어짐을 특징으로 하는 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 장력부가수단(60)은 무게 추 또는 스프링으로 이루어짐을 특징으로 하는 회전식 집진판 타입의 1단 전기집진기.
  7. 삭제
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