KR20060114949A - Ｘ-선을 이용한 전기집진장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기장이 가해진 집진판 사이에 X-선을 조사하여 미세먼지 또는 유해물질 등의 오염물질을 포함하는 공기를 광이온화시킴으로써, 미세먼지 또는 유해물질의 집진효율을 향상시키기 위한 X-선을 이용한 전기집진장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치는 극성에 따라 반대전하로 대전된 오염물질이 흡착되며, 서로 대향하도록 배치된 적어도 두 개의 집진판들; 상기 집진판들을 대전시키기 위하여, 상기 집진판들에 전압을 인가시키는 전원장치; 및 상기 집진판들 사이의 오염물질을 포함하는 공기를 이온화시키기 위하여, 상기 집진판들 사이에 X-선을 조사하도록 배치된 X-선관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
집진, 전기집진, 전기집진장치, X-선, X-선관, 양극투과형 X-선관
Description
도 1은 종래의 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 3a는 도 2의 전기집진장치에 사용되는 일반적인 X-선관의 개략적인 구성도이다.
도 3b는 도 2의 전기집진장치에 사용되는 양극투과형 X-선관의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 세척방법을 설명하는 개략도이다.
본 발명은 전기집진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기장이 가해진 집진판 사이에 X-선을 조사하여 미세먼지 또는 유해물질 등의 오염물질을 포함하는 공기를 광이온화시킴으로써, 미세먼지 또는 유해물질의 집진효율을 향상시키기 위한 X-선을 이용한 전기집진장치에 관한 것이다.
현재 주택, 사무실, 오락실, 자동차 차고, 자동차용 터널 또는 공장 등의 내부 공기는 부유입자 형태의 미세먼지, 또는 유해가스, 매연 등의 유해물질을 정화시키기 위한 정화설비로 전기집진장치가 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전기집진장치(10)는 대전부(1)와 집진부(2)로 구성된다. 대전부(1)는 선(4)과 평판전극(3a, 3b)의 구조를 가지고 있으며, 선(4)과 평판전극(3a, 3b) 사이에 직류 고전압이 인가되어 코로나 방전을 발생시킨다. 한편, 집진부(2)는 평행평판전극(5a, 5b, 6)의 구조를 가지고 있으며, 이 평행평판전극(5a, 5b, 6) 사이에 직류고전압이 인가되어 정전계가 형성된다. 이러한 구성을 갖는 전기집진장치(10)는 미세먼지 또는 유해물질 등이 대전부(1)에서 단극성으로 대전되고, 집진부(2)의 정전계에 의하여 집진전극(5a, 5b)에 집진된다.
이러한 종래의 전기집진장치(10)를 개선하는 방안으로, 한국등록특허 제 253628 호에 대전부와 집진부를 개조하는 방안이 개시되어 있으며, 한국공개특허 제 2004-12581 호에 직류고전압 대신에 교류고전압을 사용하는 방안이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 코로나 방전을 이용한 전기집진장치들은 고가의 고전압 장치가 필요하였고, 물이 코로나 방전에 의한 이온화에 영향을 미치기 때문에, 집진부의 집진판을 물세척하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래의 코로나 방전을 이용한 전기집진장치들은 코로나 방전시에 발생하는 오존(O3)이 생성되는 양이온과 음이온의 균형(balance)을 수시로 변화시키기 때문에, 빈번한 이온 균형 조정을 해야하는 문제점도 있었다.
한편, 코로나 방전과 다른 방법으로, 미국특허 제 3,948,625 호에 ??-선을 이용하여 공기중의 오염물질을 이온화시킴으로써, 집진효율을 향상시키는 오염물질 집진장치가 개시되어 있다.
그러나, 미국특허 제 3,948,625 호에 개시된 집진장치는 방사선 동위원소를 이용하기 때문에, 인체에 매우 유해한 방사선이 발생하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 미세먼지 또는 유해물질 등의 오염물질의 집진효율이 높으며, 물세척이 용이한 전기집진장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치는 극성에 따라 반대전하로 대전된 오염물질이 흡착되며, 서로 대향하도록 배치된 적어도 두 개의 집진판들; 상기 집진판들을 대전시키기 위하여, 상기 집진판들에 전압을 인가시키는 전원장치; 및 상기 집진판들 사이의 오염물질을 포함하는 공기를 이온화시키기 위하여, 상기 집진판들 사이에 X-선을 조사하도록 배치된 X-선관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 상기 집전판들 중 적어도 하나는 상기 집전판들이 서로 대향하는 방향으로 돌출부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 상기 X-선관은 양극투과형 X-선관인 것이 바람직하다.
다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 상기 X-선관은 상기 집진판들 중 가장 바깥쪽의 집진판의 외부에 위치하는 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 상기 X-선관은 상기 집진판들 사이의 공간의 열려진 측면 방향에 위치하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이고, 도 3a는 도 2의 전기집진장치에 사용되는 일반적인 X-선관의 개략적인 구성도이며, 도 3b는 도 2의 전기집진장치에 사용되는 양극투과형 X-선관의 개략적인 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치(100)는 집진판(111, 112), 전원장치(120) 및 X-선관(130)을 포함하여 이루어진다.
집진판(111, 112)은 서로 적정한 간격을 두고 대향하도록 배치된 한 쌍의 평행평판전극구조를 가지며, 전원장치(120)에 의하여 직류 또는 교류 고전압이 인가된다. 이 집진판(111, 112)의 극성에 따라, 반대전하로 대전된 미세먼지 또는 유해물질 등의 오염물질이 쿨롱힘(Coulomb's force)에 의하여 집진판(111, 112)에 흡착된다.
전원장치(120)는 양쪽극이 집진판(111, 112)에 각각 연결되어 고전압을 인가시키며, 직류 또는 교류전원장치(120)를 사용할 수 있다. 이 전원장치(120)는 전압이 약 10kV∼12kV인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 전원장치(120)로 교류전원장치를 사용하는 경우가 직류전원장치를 사용하는 경우보다, 집진판(111, 112)에 흡착된 오염물질이 공기의 흐름과 함께 집진판(111, 112)으로부터 분리되는 재비산(再飛散) 현상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
X-선관(130)은 집진판(111, 112) 사이에 X-선을 조사하여 오염물질을 포함하는 공기를 양이온 또는 음이온으로 광이온화시키며, X-선관(130)은 도 3a 및 도 3b 에 각각 도시된 일반적인 X-선관(131) 및 양극투과형 X-선관(132) 등을 사용할 수 있다. 이 중에서, 방출되는 X-선의 방사각이 넓은 양극투과형 X-선관(132)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 일반적인 X-선관(131)은 전원부(131a), 필라멘트전원(131b) 및 진공관(131c)을 포함하며, 진공관(131c)은 필라멘트(131d), 타겟(131e) 및 윈도우(131f)를 구비한다. 일반적인 X-선관(131)에서, 전원부(131a)와 필라멘트전원(131b)에 의하여 공급되는 전자는 필라멘트(131d)에서 방출되고, 방출된 전자는 진공관(131c)내에서 고전압에 의해 가속되어 타겟(131e)에 충돌한다. 이때, 전자의 속도의 감속에 따라 발생하는 X-선이 윈도우(131f)를 통하여 외부로 방출된다. 이러한 일반적인 X-선관(131)은 집진판(111, 112) 등의 물체에 대한 투과율이 좋은 X-선을 방출하는 장점이 있으나, 방출된 X-선의 방사각이 좁고 효율이 낮은 단점이 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 양극투과형 X-선관(132)은 전원부(132a), 필라멘트전원(132b) 및 진공관(132c)을 포함하며, 진공관(132c)은 필라멘트(132d) 및 양극판(132e)을 구비한다. 양극투과형 X-선관(132)에서, 전원부(132a)와 필라멘트전원(132b)에 의하여 공급되는 전자는 필라멘트(132d)에서 방출되고, 방출된 전자는 진공관(132c)내에서 고전압에 의해 가속되어 양극판(132e)에 충돌한다. 이때, 전자의 속도의 감속에 따라 발생하는 X-선이 양극판(132e)을 통하여 외부로 방출된다. 실시예에서, 양극투과형 X-선관(132)의 양극판(132e)은 Be에 텅스텐 등의 금속을 얇게 코팅한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우 파장이 약 1.2Å∼3Å 인 소프트 X-선(soft X-ray)이 외부로 방출된다. 이러한 양극투과형 X-선관(132)은 일반적인 X-선관(131)보다 방출되는 X-선의 방사각이 넓고 효율이 우수한 장점이 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치(100)는 양극투과형 X-선관(132)의 양극판(132e)을 양극집진판(112)에 부착시켜 사용할 수 있다. 이 경우, 양극집진판(112)의 양극전원과 양극투과형 X-선관(132)의 양극전원을 별도로 구성할 필요없이, 양극집진판(112)의 양극전원을 양극투과형 X-선관(130)의 양극전원으로 사용할 수 있으므로, 전기집진장치(100)의 구성을 단순화시킬 수 있고, 제조가격을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치(200)는 집진판(211, 212), 전원장치(도시되지 않음) 및 X-선관(230)을 포함한다. 여기서 X-선관(230)은 한 쌍의 집진판(211, 212) 사이의 공간의 열려진 측면 방향에 위치한다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치(300)는 집진판(311, 312, 313, 314), 전원장치(도시되지 않음) 및 X-선관(330)을 포함한다. 여기서 X-선관(330)은 두 쌍의 집진판(311, 312, 313, 314) 사이의 공간의 열려진 측면 방향에 위치하며, 두 쌍의 집진판(311, 312, 313, 314)은 집진효율을 향상시키도록 서로 극성이 교번하여 배치된다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치(400)는 집진판(411, 412, 413, 414), 전원장치(도시되지 않음) 및 X-선관(430)을 포함한다. 여기서 X-선관(430)은 두 쌍의 집진판(411, 412, 413, 414) 중 가장 바깥쪽 집진판(414)의 외부에 위치하며, 두 쌍의 집진판(411, 412, 413, 414)은 집진효율을 향상시키도록 서로 극성이 교번하여 배치된다. 또한, 집진판(411, 412, 413, 414)은 X-선의 투과효율이 높도록 알루미늄 집진판을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 도 5 및 도 6에 각각 도시된 제 3 및 제 4 실시예에서, X-선관(330 또는 430)에서 방출되는 X-선이 많은 수의 집진판(311, 312, 313, 314 또는 411, 412, 413, 414)을 투과 또는 조사해야 하기 때문에, 전기집진장치(300 또는 400)의 X-선관(330 또는 430)의 전압은 수십 kV 이상인 것이 바람직하다.
이때, X-선 투과율이 우수하고, 전기전도도 우수한 탄소판을 집진판(311, 312, 313, 314 또는 411, 412, 413, 414)으로 사용하면, X-선관(330 또는 430)의 전압을 낮출 수 있다. 또한, 집진판(311, 312, 313, 314 또는 411, 412, 413, 414)으로 다공성탄소판을 사용하면 냄새나 유해성 고분자들을 전기적으로 흡착된 후 다시 떨어져나가게 되는 것을 막을 수 있어 효율을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 개략적인 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치(500)는 집진판(511, 512), 전원장치(도시되지 않음) 및 X-선관(530)을 포함한다. 여기서 집진판(511, 512)들 중 적어도 하나는 서로 대향하는 방향으로 다수의 돌출부(511a, 512a)가 형성되어 있다. 이 경우, 전기집진장치(500)는 돌출부(511a, 512a)에 의한 집진면적을 증가되고, 집진판(511, 512) 사이를 통과하는 공기의 흐름이 돌출부(511a, 512a)에 의해 지연되어 이온화된 오염물질의 집진 기회가 증가되는 장점이 있다.
상술한 실시예들에서, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치가 한 쌍 또는 두 쌍의 집진판을 구비하나, 이에 한정되지 않고 3개 또는 5개 이상의 집진판을 구비한 전기집진장치를 구성하는 것이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치의 세척방법을 설명하는 개략도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기집진장치(600)의 집진판(611, 612)은 집진된 오염물질을 물관(640) 등을 통하여 흐르는 물(641)로 세척할 수 있다. 그 이유는 코로나 방전을 이용한 전기집진창치와 달리 물이 오염물질을 포함하는 공기의 이온화에 영향을 미치지 않기 때문이다.
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 본 발 명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 본 기술분야에서 통상적으로 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 하지만, 이러한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하 특허청구범위를 통하여 확인될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치는 X-선을 이용하여 오염물질을 포함하는 공기를 이온화시키므로, 고가의 고전압장치가 필요없고 집진판의 물세척이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 X-선을 이용한 전기집진장치는 넓은 면적에 X-선을 조사하여 오염물질을 포함하는 공기를 이온화시키므로, 넓은 면적에서 높은 효율로 오염물질을 집진할 수 있는 효과도 있다.
Claims (9)
- 극성에 따라 반대전하로 대전된 오염물질이 흡착되며, 서로 대향하도록 배치된 적어도 두 개의 집진판들;상기 집진판들을 대전시키기 위하여, 상기 집진판들에 전압을 인가시키는 전원장치; 및상기 집진판들 사이의 오염물질을 포함하는 공기를 이온화시키기 위하여, 상기 집진판들 사이에 X-선을 조사하도록 배치된 X-선관을 포함하는 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 집전판들 중 적어도 하나는 상기 집전판들이 서로 대향하는 방향으로 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 X-선관은 양극투과형 X-선관인 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 양극투과형 X-선관의 양극판은 상기 집진판들 중 가장 바깥쪽의 양극으 로 대전된 집진판에 부착되고,상기 양극투과형 X-선관의 양극전원은 상기 가장 바깥쪽의 양극으로 대전된 집전판의 양극전원과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 X-선관은 상기 집진판들 중 가장 바깥쪽의 집진판의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 X-선관은 상기 집진판들 사이의 공간의 열려진 측면 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 집진판은 탄소판인 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 탄소판은 다공성탄소판인 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 집진판들이 오염된 경우, 상기 오염된 집진판에 물을 흘림으로써, 상기 오염된 집진판을 세척하는 것을 특징으로 하는 X-선을 이용한 전기집진장치.
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