마찰 정전기 집진장치(A DUST COLLECTOR BY FRICTIONIZE-ELECTROSTATIC)

등록특허 10-0308333

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.6
B01D 46/00
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2001년09월29일
10-0308333
2001년08월28일
(21) 출원번호 10-1999-0016866 (65) 공개번호 특2000-0073532
(22) 출원일자 1999년05월11일 (43) 공개일자 2000년12월05일
(73) 특허권자 배성순
경기 화성군 남양면 원천리 43
(72) 발명자 배성순
경기 화성군 남양면 원천리 43
(74) 대리인 김용호
심사관 : 박환돈
(54) 마찰 정전기 집진장치
요약
본 발명은 마찰 정전기 집진장치에 관한 것이다.
(목적) 실내공기의 정화에 있어서, 필터로 여과하기 어려운 공기에 부유된 미립자 분진을 마찰에 의하여 발생된 정전기
(靜電氣)에 의하여 집진판에 흡착시키어 집진(集塵)하는 집진장치를 제공하려는데 있다.
(구성) 송풍기(F)와 필터(f)(f')가 구비된 통풍 가능한 집진실(G)을 가진 통체(B)의 내부에, 아크릴 등의 합성수지재
질의 밀봉형 케이스로 된 정전극판(p)을 겸하는 집진판(C)을 일정한 간격의 병열로 설치하고 각 집진판(C) 내부에는
마찰판(D)을 모터(m)로 구동되는 회전축(s)에 의하여 회전되게 설치하여 정전극판(p)과 마찰판(D)과의 회전마찰에
의하여 발생된 정전기가 대전된 집진판 표면에 집진실을 통과하는 분진의 전하 입자가 흡착되어 집진, 정화하게 된 것
이다.
대표도
도 2
색인어
공기정화기, 집진기, 집진판, 정전기, 대전실, 정전극판, 마찰판, 필터, 송풍기.
명세서
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등록특허 10-0308333

도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 측단면도
도 2는 본 발명의 평단면도
도 3은 집진판의 분시리된 사시도
도 4는 집진판의 결합된 사시도
도 5는 마찰판의 측면도
도 6은 마찰판의 단면도
[도면중 중요한 부분의 부호설명]
A : 집진장치, B : 통체, G : 집진실,
C : 집진판, Ca :상부체, Cb : 하부체,
D : 마찰판, r : 면 마찰포, c : 공기통로,
m : 모터, s : 회전축, p :정전극판,
F 송풍기, f : 필터, g : 집진통,
i : 유입구, u : 유출구,
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 마찰(摩擦) 정전기(靜電氣) 집진(集塵)장치에 관한 것이다.
분진(粉塵)의 집진은, 중력(重力)집진, 원심력(遠心力) 집진, 필터 집진, 관성(慣性) 및 충돌(衝突)집진, 세정(洗淨)
집진, 전기(電氣)집진, 음파(音波)집진 등 여러종류의 집진수단이 있다.
본 발명은 전기집진기술분야에 속하는 마찰 정전기 집진장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기집진이라고 하면, 직류 고전압에 의하여 코로나 방전을 발생시키고 공기(가스)중의 분진 입자를 대전
(帶電)시키어 이 대전된 입자를 전장(電場)내에서 전기력에 의하여 공기와 분리하는 기구를 가진, 입자(粒子)의 정전
(靜電)집진방식을 말한다.
전기집진에는 방전극부(放電極部)와 집진극부(集塵極部)가 일체로 된 1 단(段)형 전기집진장치로서 소위 코트렐(Co
ttrel)장치라고 하는 일반 공업용으로 사용하는 것과, 또 방전극부와 집진극부가 분리 된 2 단형 전기집진장치로서 유
해가스의 발생이 적은 공기정화에 주로 사용되는 것이 있다.
이때 전기집진장치내에서의 입자에 작용하는 전기력(電氣力)은,
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(a) 대전입자의 전하(電荷)에 의한 쿨롬(Coulomb)힘
(b) 전계경도(電界傾度)에 의한 힘
(c) 입자 상호간의 흡인력
(d) 전기바람(風) 등에 의하는 것으로 알려저 있으며, 이 가운데, 실제적으로 작용하는 것은 주로 쿨롬(Coulomb)힘이
지배적인 것으로 보고 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
종래의 코로나 방전에 의하여 분진입자를 대전(帶電)시키는 전기집진장치는 입자의 분리 이동속도가, 서브 미크론 범
위의 중력(重力), 또는 원심력(遠心力)에 의한 침강(沈降)속도와 같이 급격히 저하되는 일이 없기 때문에 초미립자의
집진에 유효하고 압력손실의 염려도 없는 이점이 있다.

한편, 직류 전압으로는 수천내지 수만 볼트(V)를 사용해야 하며 코로나 방전에 의하여 가스의 국부적인 전리(電離)단
계에서 안정적으로 지속하려면 전계(電界)가 현저하게 불편등 되어야 전리 발생조건이 유지되고 코로나 방전에 의하여
최대 전계(電界)강도가 감소해야 안정조건이 유지되는데, 이러한 조건이 충족되지 않으면 방전회로 전체가 파괴되고
아크방전이나 글로우 방전으로 이행(移行)하려는 과도상태에서 불꽃방전이 발생되어, 분진의 연소로 탄소분말이 생기
어 2차적으로 공기를 오염할 뿐 아니라 화재의 위험이 있었다.

본 발명의 목적은 공기 정화에 있어서, 정전(靜電)극판과 마찰판과의 회전마찰에 의하여 발생되는 정전기가 분포된 집
진판에 필터로 여과하기 어려운 초미립자의 분진을 흡차시키어 공기를 정화하는, 마찰 정전기 집진장치를 제공하려는데
있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래와 같은 직류의 고전압을 사용하지 않고, 집진판을 겸한 정전극판과 마찰에 의하여 정전
기를 이르키는 마찰판을 구동하는 정도의 작은 동력으로 실내공기에 부유된 초미립자의 분진을 흡착하여 간편하게 공
기를 청결하게 정화할 수 있게 하려는데 있다.
본 발명은 일반적으로 잘 알려진 전기적 비도체인 아크릴 수지 등의 합성수지판 등을 면포 등으로 마찰하면 정전기가
발생되는 정전(靜電)극판에 전하(電荷)미립자가 흡착되는 물리적 성질을 본 발명의 목적을 충족할 수 있도록 새로운
공기 정화 수단으로 적용한 것이다.

즉, 필터와 송풍기가 구비된 통풍 가능한 집진실을 구비한 통체(筒體)와,마찰에 의하여 정전기가 발생되는 아크릴 등의
합성수지 재질로 된 정전(靜電)극판을 겸한 집진판과, 이 집진판을 상기 집진실에 소정의 조밀한 간격의 병열로 배치된
다음 이 집진판의 공간내부에 모터로 구동되는 하나의 회전측에 의하여 회전 마찰로 정전기를 이르키는 마찰판으로 결
합구성되어 있다. 또한 마찰판의 양면에는 면(棉) 등의 마찰포가 교체가능하게 부착되어 있어, 집진판의 양측 내면과
접찰(接擦)하여 집진판의 양측 표면에 정전기가 발생되어 대전(帶電)된다. 마찰판을 지속적으로 구동하면서 송풍기를
가동하면 집진실에 조밀한 간격으로 배치된 다수개의 집진판 사이의 좁은 공기통로로 공기가 통과할 때 유입구측의 필
터에서 여과되지 못한 공기중에 부유된 미립자의 분진이 정전기를 띤 집진판에 근접되면서 분진의 전하를 띤 미립자는
정전기를 띤 집진판의 표면에 흡착되고 정화된 공기는 통체의 출구를 통하여 외부로 배출된다.

집진판에 흡착된 분진은 마찰판의 구동을 정지하여 정전기가 방전되어 흡착력이 소실(消失)되면 하방의 설합형 집진통
으로 낙하되어 수집된다. 집진통에 수집된 분진은 설합처럼 꺼내어 소제한다.
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본 발명에서는 마찰면을 증대하기 위하여, 각 마찰판의 양측면과 마찰되도록 복수개의 정전극판이 마찰판의 양측에서
하나의 케이스 형태로 구성되어 있고 이 집진판은 조밀한 간격을 두고 통체의 집진실에 배치되므로서 분진의 전체적인
흡착면적을 증대할 수 있다.
마찰판은 그 집진판의 공간내부에 밀봉상태를 설치되어 있어, 마찰판에는 분진이 부착되지 않으며, 마찰에 의하여 면포
의 섬유층이 마모되면 집진판의 일부를 개방하고 회전마찰판을 들어 내어 마찰판의 면 마찰포 등을 교체할 수 있게 되
어 있다.
본 발명의 마찰 정전기 집진장치는 직류의 고전압을 전혀 사용하지 않으므로 전기 집진기에서 보는 대전(帶電)전극이
나 방전(放電)전극 등이 없으며, 글로우 방전 이나 아크 방전에 의한 불꽃도 생기지 않으므로 흡착된 분진이 탄화되는
일도 없고 불꽃에 의한 화재의 발생 우려도 전혀 없다. 또 마찰판을 구동하는 정도의 작은 동력만으로 정전기 집진장치
를 유효하게 가동할 수 있다.
본 발명의 마찰 정전기 집진장치는 그 기능상, 가정, 사무실, 공중장소 등의 공기를 정화하는데 사용하기에 적합하다.
발명의 구성 및 작용
본 발명을 첨부도면에 의하여 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 측단면도이고 도2는 본 발명의 평단면도이다.
집진기(A)는 직사각형의 통체(B), 정전기 집진판(C), 정전기 발생용 회전 마찰판(D)으로 구성되어 있다.
통체(B)는 공기 유입구(i)측과 유출구(u)측에 통상의 필터(f)(f')및 송풍팬(F)이 구비되어 있고 송풍팬(F)에 의하여
통체(B)내부의 유입구(i)와 유출구(u)사이로 공기가 일방향으로 통풍하게 되어 있고 통체(B)의 양측 필터(f)(f')로
구획되는 중간 공간부는 집진실(G)로 되어 있다.

정전기 집진판(C)은, 아크릴 등의 합성수지재질로서 복수개의 정전(靜電)극판 (p)으로 밀봉형 케이스로 되어 있고, 집
진판(C)은 그 내부에 마찰판을 설치하기 위하여 상부체(Ca)와 하부체(Cb)로 구분되어 상부체를 하부체에 덮개처럼
분리결합하게 되어 있다. 집진판의 상부체(Ca)와 하부체(Cb)가 결합되는 중간부에 축 관통공(h)이 형성되어 마찰판의
회전축이 관통할 수 있게 되어 있다. 이 집진판은 상기 통체(B)의 중간 집진실(G)에 조밀한 간격의 병열로 적절한 고
정수단(t)에 의하여 설치되어 있다. 실시에 있어서, 집진판 사이의 간격은 10-20mm 정도이다. 이 집진판의 설치간격
은 가변적이다. 집진판의 내부 간격은 마찰판의 두께에 의하여 결정된다. 집진실(G)에 병열로 설치된 집진판(C)의 격
리된 틈사이는 공기통로(c)가 되며 이 통로(c)를 공기가 통과할 때 분진의 전하 입자(d)가 정전기를 띤 집진판(C)의
표면에 흡착된다.

상기 정전극판과 마찰하여 정전기를 발생시키는 회전 마찰판(D)은 지름이 약 300-500mm 정도의 원판체로서 마찰판
(D)의 양면에 면 마찰포(r)가 중심부에서 지름 방향으로 복수개조로 적합한 부착수단에 의하여 교체가능하게 부착되어
있고 사용중 마모되면 새것으로 교체사용된다. 면 마찰포(r)의 섬유길이는 집진판의 내면과 접찰 할 수 있는 여유 있는
길이로 되어 있다.

여러개의 마찰판(D)은 각각 상기 집진판(C)내부에 설치되며,이때 집진판(C)의 상부체(Ca)를 열고 마찰판(D)을 집진
판(C)내부에 설치한 후에 다시 집진판의 상부체(Da)를 하부체(Cb)에 결합시키어 회전 마찰판(D)이 집진판(C)내부에
밀봉되게 하는 것이다. 집진판(C)내부에 설치된 마찰판(D)은 집진판(B)에 형성된 축 관통공(h)으로 관통된 하나의 회
전축(s)에 지지되어 모터(m)로 구동되는 회전축(s)에 의하여 모든 마찰판(D)이 동시에 회전되어 각 집진판(C)의 내
면인 정전극판 (p)과 마찰하게 되어 있다.

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마찰판(D)을 지지한 회전축(s)은 상기 통체(B)에 적합한 축받이 등의 지지 수단(b)에 의하여 가로로 설치되어 감속기
가 구비된 모터(m)에 의하여 구동된다. 마찰판(D)의 실제적인 회전속도는 2-5rps 정도의 저속도로 회전되며 집진상
항에 따라 회전속도를 증감한다. 마찰판(D)은 집진판(C)의 양측 내면, 즉 정전극판(p)과 마찰된다. 이로 인하여 정전
극판(p)을 겸하는 집진판(C)의 양측 표면에 음전하(電荷)로 대전(帶電)되어 집진실(G)의 공기통로(c)를 통과하는 공
기중에 부유된 분진의 양전하(電荷) 미립자는 집진판(C)의 양면에 부착되어 공기를 정화하게 된 것이다.

본 발명은 도면에 표시된 것에 의하여 설명되어 있으나 실시에 있어서 집진판의 밀봉수단은 상부체와 하부체의 분리수
단에 한정하지 않고 집진판의 사방 주연부를 밀봉하는 수단을 채용할 수도 있다. 또 마찰판의 구동기구 및 전동기구는
설계적으로 가변할 수 있다.
본 발명은 직류의 고전압을 집진에 사용하지 않고 마찰 정전기에 의하여 집진하는 집진수단을 기술요지로 한다. 따라서
집진중에는 마찰판의 지속적인 구동이 필요하다. 또 구조적으로 밀봉형 집진판으로 구성한 것은 내부의 마찰판에 분진
이 부착 오염되는 것을 방지하고 분진에 의한 정전극판과 마찰판과의 마찰작용에 장해 되는것을 방지하며 마찰면적을
증대하는데 유용하다.
또 본 발명의 특허청구의 범위내에서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자가 본 명세서 및 도면으로 부터 극히 용이하
게 실시하거나 설계변경하는 것도 마찰 정전기에 의한 집진 수단에 있어서 본 발명의 기술요지에 속하는 것으로 부언하
다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 송풍기(F)와 마찰판(D)을 지속적으로 함께 구동한다. 이때 조용한 송풍이 바람직하며,
송풍기(F)에 의하여 유입구(i)로 유입된 공기는 통체(B)내부의 집진실(G)의 각 집진판(C)사이의 공기통로(c)를 통하
여 유출구(u)로 유출된다. 이러한 공기의 순환 중에, 모터(m)에 의하여 구동되는 여러개의 마찰판(D)은 각 집진판(C)
내면의 정전극판(p)과 마찰하여 정전기가 발생되어, 마찰판(D)은 양전하로 대전(帶電)되고 정전극판인 집진판(C)의
양면은 음전하가 대전(帶電)되어 있다. 이때 공기 중의 분진은 1차적으로 필터(f)에 의하여 여과되고 2차적으로 집진
실(G)에서 각 집진판(C)사이의 좁은 공기통로(c)를 통과하는 중에 분진의 양전하(電荷)의 미립자는 집진판(C)의 양
면에 흡착 되고 분진이 분리된 정화공기는 유출구(u)측의 필터(f')를 거쳐 외부로 배출된다.

통체(B)의 하방측에는 설합형 집진통(g)이 형성되어 있어 마찰판의 구동이 정지되어 정전기가 모두 방전되면 집진판
(C)에 부착된 분진은 하부측에 설치된 설합형 집진통(g)에 낙하 수집되므로 분진통을 꺼내어 분진을 간편하게 제거한
다.
집진기의 사용중 마찰판(D)의 면 마찰포(r)가 마모되면 집진판(C)의 상부체(Ca)를 열고 마찰판(D)에 면 마찰포(r)의
새것으로 교체하여 부착하여 반복적으로 사용한다.
발명의 효과
본 발명은 정전기 집진장치에 있어서, 집진판을 겸하는 정전극판과 마찰판과의 회전 마찰에 의하여 발생된 정전기를 이
용하여 집진할 수 있게 구성하였기 때문에 다수개로 병열설치된 집진판의 넓은 집진면에 의하여 필터로 여과되기 어려
운 미립자의 분진을 용이하게 흡착 분리하여 유효하게 공기를 정화 할 수 있다.
또 전기 집진기 처럼 수천내지 수만 볼트의 직류 고전압을 사용하지 않으므로 집진을 위한 코로나 방전 과정에서 아크
방전이나 글로우 방전이 생기지 않어 집진판에 부착된 분진의 탄화현상이 없고 불꽃에 의한 화재의 위험이 없다.
또 정전기를 이르키기 위한 마찰판의 구동에 소요되는 최소한의 동력으로 집진기를 가동할 수 있어 전기 에너지량을 절
감할 수 있다.
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또 집진판이 밀봉형 케이스로 되어 있어 그 내부에 설치된 마찰판이 밀봉상태로 유지되어 분진의 부착에 의한 오염이
방지되고 마찰작용에 장해를 받지 않는등의 이점이 있다.
또 구성이 간단하고 취급이 용이하여 가정이나 사무실, 공중 집회장소 등의 공기정화에 유용하게 사용할 수 있는 등의
여러가지 효과가 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.

필터(f)(f')와 송풍기(F)가 유입구(i)와 유출구(u)사이에 구비되어 일방향으로 통풍하게 된 정전기 집진장치(A)에 있
어서, 집진실(G)을 가진 통체(B)와, 상기 집진실에 조밀한 간격의 병열로 배치된 아크릴 등의 합성수지재질로서 내면
이 마찰판과 마찰되는 정전극판(p)을 겸한 밀봉형 케이스로 된 집진판(C)과, 상기 집진판(C)내부에 회전축(s)에 의하
여 회전가능하게 설치되어 정전극판(p)과 회전 마찰하여 정전기를 이르키는 마찰판(D)으로 구성되어, 상기 마찰판(D)
과 정전극판(p)과의 마찰에 의하여 대전(帶電)된 집진판(C)에 분진의 전하(電荷) 미립자가 흡착 집진되어 공기를 정
화하게 된 것을 특징으로 하는 마찰 정전기 집진장치.

청구항 2.
제1항에 있어서, 밀봉형 케이스로 된 집진판(C)은 상부체(Ca)와 하부체(Cb)로 분리 결합되게 구성되고, 집진판(C)내
부에 설치된 마찰판(D)의 양면에는 마찰포(r)가 교체 가능하게 부착된 것을 특징으로 하는 마찰 정전기 집진장치.
도면
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도면 2
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도면 3
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