KR100944819B1

KR100944819B1 - 전기집진장치

Info

Publication number: KR100944819B1
Application number: KR1020030053317A
Authority: KR
Inventors: 쥬케란아키노리; 야스모토코지; 코노요시히로; 이토타이로
Original assignee: 후지 덴키 홀딩스 가부시끼가이샤; 이토 타이로
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2010-03-03
Also published as: CN1480260A; AU2003227343A1; KR20040012581A; AU2003227343B2; CN1274422C

Abstract

본 발명에 따른 전기집진장치는 코로나 방전형 대전부와 집진부를 포함한다. 대전부는 공기부유입자를 대전하기 위한 것이고, 집진부는 대전입자를 집진하기 위한 것이다. 집진부에서 0.1H 내지 2Hz의 주파수로 구형파의 교류고전압을 한쌍의 접지전극과 고전압전극 사이에 인가하여 정전 자계를 형성한다. 부유입자는 대전부를 통과하면서 대전되어 집진부의 정전자계에 의해 접지전극(집진부 전극)으로 집진된다.

집진, 대전, 재비산(再飛散)

Description

전기집진장치{ELECTRIC DUST COLLECTING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치의 단면도

도 2는 도 1에 도시한 집진부에서 대전입자 포집 및 재비산(再飛散) 방지 모델을 나타내는 설명도.

도 3은 집진부에 인가된 고전압 파형을 나타내는 도면.

도 4는 실험에 의해 얻어진 집진율의 주파수특성(직류 인가시, 주파수0.001 ∼1Hz 인가시)을 나타내는 곡선도.

도 5는 실험에 의해 얻어진 집진율의 주파수특성(직류 인가시, 주파수0.01 ∼1Hz 인가시)을 나타내는 곡선도.

도 6은 다른 실험에 의해 얻어진 집진율의 주파수특성(주파수0.1 ∼10Hz 인가시)을 나타내는 곡선도.

도 7은 집진부에 정현파 교류전압을 인가한 경우에 집진율의 주파수특성을 나타내는 도면.

도 8은 각 주파수에서 입자진동모델을 나타내는 설명도.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치의 단면구성을 나타내는 도면.

도 10은 도 9에 도시한 집진부에 인가되는 전압파형을 나타내는 도면.

도 11은 직류전기집진장치와 구형파 전기집진장치에서 집진율의 허용차Dh와 dV/dt의 관계를 나타내는 도면.

도 12는 실험에 사용된 장치의 블록도.

도 13은 제2실시예에 따른 전기집진장치의 전극구성을 나타내는 도면.

도 14는 덕트 내에 있어서 전극배치를 나타내는 도면.

도 15는 집진율의 입자치수특성에 대해 dV/dt의 영향을 나타내는 도면.

도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기집진장치를 나타내는 도면.

도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 전기집진장치를 나타내는 도면.

도 18은 대전부의 여러가지 전극구성예를 나타내는 도면.

도 19는 일반적인 여러 전극형상예를 나타내는 도면.

도 20은 일반적으로 알려진 2단식 전기집진장치의 예를 나타내는 도면.

도 21은 재비산현상의 메카니즘을 나타내는 설명도.

도 22는 구형파 교류전압을 이용하는 전기집진장치의 개략구조도.

본 발명은 터널 내의 공기 등을 정화하는데 적합한 것으로서, 구형파 교류전압을 이용하는 전기집진장치에 관한 것이다.

종래로부터 알려진 바와같이, 자동차 도로용 터널 내의 공기는 자동차로부터 배출되는 배기가스 속의 유해가스, 매연, 자동차의 주행에 따라 발생하는 타이어나 도로 아스팔트의 마모분진 등의 초미세 부유미립자 형태로 오염된다. 따라서 이 오염공기 속의 매연,미립자를 제거하기 위해 대전부 및 집진부에 의해 구성된 2단식 전기집진장치를 이용한 공기정화설비가 실용화되어 있다.

도 20은 일반적으로 알려진 2단식 전기집진장치의 구성을 나타낸다. 도면에 나타내는 전기집진장치(100)는 대전부(1)와 집진부(2)로 구성된다. 대전부(1)는 선(4) 대 평판전극(3a,3b) 구조를 가지고 있다. 그리고, 전극 사이에는 직류고전압을 부여하고, 코로나 방전을 발생시킨다. 한편 집진부(2)는 평행평판전극(5a, 5b, 6) 구조를 가지고 있다. 이 평행평판전극 사이에는 직류고전압을 부여함으로써 정전계가 형성된다. 이들 구성을 갖는 2단식 전기집진장치에 있어서 입자는 대전부(1)에서 단극성으로 대전하고, 집진부(2)의 정전계에 의해 집진전극(5a, 5b) 상에 포집된다.

이와같은 종래 2단식 전기집진장치는 나노미터급의 초미세 입자에 대해서도 집진율이 높고 또한 대유량처리에 적합하다.

그러나, 자동차도로용 터널 내에서와 같이, 부유입자의 전기저항이 낮은 카본 등이 함유된 경우에는 집진전극 상에 포집된 입자가 재비산(再飛散) 하고, 가스흐름과 함께 전기집진장치로부터 배출되는 경우가 있다. 이 현상을 재비산(再飛散) 현상이라 한다. 재비산 현상은 큰치수의 입자에 대한 집진율을 현저히 낮추므로 개선이 매우 필요하다.

도 21은 전술한 재비산(再飛散) 현상의 메카니즘을 나타낸 설명도이다. 여기서, 대전부에 있어서 입자는 마이너스 단극대전이 된다. 이 경우 재비산현상의 메카니즘은 다음과 같다.

먼저, 도 21 a에 나타낸 바와같이, 대전부내에서 마이너스 극성에 대전된 입자(9)는 집진부 접지전극판 상에 포집된다. 접지전극 상에 모여진 카본입자는 즉시 전하를 잃고 접지극과 동극성이 된다. 이때문에 접지전극 상에 포착된 입자의 근방은 전계가 강하게된다. 또, 도 21 b에서 나타낸 바와같이, 공간 속의 마이너스 극성 대전입자가 접지전극 상에 포집될 때 접지전극 상의 입자와 응집하는 동시에 전계에 의한 쿨롱력에 의해 마이너스 극성전극 방향으로 로사리오 묵주형상이 응집입자를 형성한다. 접지전극 상의 로사리오 묵주형상의 응집입자는 응집 비대화에 따라 (도 21c 참조), 유체저항이나 쿨롱력 등의 박리력이 강해지게되어 이들 힘이 접지전극과 응집입자 사이의 부착력 보다 클 때 재비산현상이 발생한다.

이러한 재비산 현상을 극히 유효하게 방지하는 방법으로서 구형파 교류 전압 전기식 집진장치가 제안되어 있다.

도 22는 구형파 교류전기를 이용하는 전기식 집진장치에 관한 개략도이다. 이 집진장치는 대전부(40)와 집진부(50)로 구성된다. 대전부(40)는 선 대 평판전극구조이고, 1쌍의 평판으로되는 접지전극(21)(22)과 선형 고전압전극(23)을 가지고 있다. 이 선-평판전극 간에는 고전압전원(20)으로부터 직류고전압을 인가하고, 대전부(40)에 코로나 방전을 발생시킨다. 직류고전압의 극성은 플러스 또는 마이너스 중 어느 것도 가능하고, 펄스전압도 사용이 가능하다.

집진부(50)는 평행평판전극구조이고, 1쌍의 평판으로된 접지전극(31)(32)과, 1장의 평판으로된 고전압전극(33)을 가진다. 이 접지-고전압전극 사이에는 구형파고전압전원(30)으로부터 구형파고전압을 인가한다. 또, 구형파고전압전원(30) 대신에 정현파로된 교류고전압전원을 이용할 수도 있다.

이러한 종류의 구형파 고전압 전원의 전압범위는 전극간 1mm 당 3kV 이하가 적합하며, 일반적으로 1mm당 약 0.9kV정도이다. 또, 인가 전압의 주파수는 수Hz ∼수 kHz의 범위로 되어있다. 그러나, 그 주파수가 높아짐에 따라 전원용량을 크게 해야하는 문제가 있다. 또한 역으로 주파수를 낮게 설정하면 재비산이 발생하여 큰치수의 입자의 집진율이 낮아지는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 집진부에 인가하는 구형파전압의 주파수를 낮게한 경우, 즉 전원용량을 작게한 경우에도 높은 집진율을 유지하는 것이 가능하도록한 구형파 전기 집진장치 및 구형파 전기집진장치의 최적구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 필요 최소한의 dV/dt값(=구형파의 상승 및 하강 경사)을 가지면서도 고성능을 얻을 수 있고, 또한 전원장치 및 케이블류의 간략화를 가능하게한 전기집진장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 재비산현상을 효과적으로 방지하고, 높은 집진율을 낮은 코스트로 실현시킬 수 있도록 한 전기집진장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 실현하기 위해 본 발명의 제1특징구성에 따른 전기집진장치는 전기저항이 낮은 카본이 포함되어 있는 부유입자를 대전시키는 코로나 방전형 대전부와, 이 대전부의 하류에서 구형파 고전압을 인가하는 것에 의하여 상기 부유입자의 집진을 행하는 집진부를 구비한 전기집진장치로서, 상기 구형파 고전압의 주파수가 0.1Hz ~ 2Hz인 구형파 고전압 발생부를 구비하고, 상기 부유입자에 의한 여러 개의 구슬형상의 극판 응집입자를 구형의 응집입자로 변화시켜서 응집을 행한다.

상기 목적을 실현하기 위해 본 발명의 제2특징구성에 따른 전기집진장치는 전기저항이 낮은 카본이 포함되어 있는 부유입자를 대전시키는 코로나 방전형 대전부와, 이 대전부의 하류에서 구형파 고전압을 인가하는 것에 의하여 상기 부유입자의 집진을 행하는 집진부를, 구비한 교류전계형 전기 집진 장치로서, 상기 구형파 교류 고전압의 전압변화율 dV/dt가 50V/msec 내지 2000V/msec의 범위 내인 구형파 교류 고전압 발생부를 구비하고, 상기 부유입자에 의한 여러 개의 구슬형상의 극판 응집입자를 구형의 응집입자로 변화시켜서 집진을 행한다.

상기 목적을 실현하기 위해 본 발명의 제3구성특징에 따른 전기집진장치는, 공기속의 부유입자를 대전하도록 구성된 코로나 방전타입의 대전부와; 대전부의 하류에 배치되어 대전입자를 집진하는 집진부를; 구비하고, 상기 대전부는 입자 대전을 위해 전극간에 교류고전압을 인가하도록 구성된 교류고전압발생부를 포함하고; 상기 집진부는 입자 집진을 위해 전극간에 교류 고전압을 인가하도록 구성된 교류고전압발생부를 포함한다.

다음에, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치를 나타내는 단면도이다.

이 전기집진장치는 대전부(40)와 집진부(50)로 구성된다. 대전부(40)는 선(線) 대(對) 평판전극구조이고, 1쌍의 평판으로된 접지전극(21)(22)과 선형의 고전압전극(23)을 가지고 있다. 이 선-평판전극 사이에는 고전압전원(20)으로부터 직류전압을 인가하고 대전부(40)에 코로나 방전을 발생시킨다. 직류고전압의 극성은 플러스 또는 마이너스 중 어느 것도 가능하며, 또한 펄스전압도 가능하다.

집진부(50)는 평행평판 전극구조이고, 한쌍의 평판으로된 접지전극(31)(32)과, 1장의 평판으로된 고전압전극(33)을 가진다. 이 접지-고전압전극 사이에는 구형파 고전압전원(60)으로부터 구형파고전압(주파수 0.1 ∼ 2Hz)을 인가한다. 전압을 인가함으로써, 집진부(50)에는 정전계가 발생한다. 부유입자를 포함한 가스흐름은 대전부(50)를 통과함으로써 하전되고, 집진부(50)의 정전계에 의해 집진전극 상에 포집된다.

다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여 집진부(50)에 구형파 고전압을 인가한 경우의 재비산방지 메카니즘을 설명한다. 도 2는 집진부(50)에 있어서의 대전입자의 포집 및 재비산방지 모델을 나타낸다. 여기서 대전부(40)(도 1 참조)에는 마이너스의 직류고전압이 인가되고, 입자는 마이너스에 대전되는 것으로 한다. 도 3은 집진부(50)에 인가되는 구형파고전압의 파형을 나타낸다.

도 3에서 집진부(50)에 인가되는 전압을 3개의 구간에 분산시킨 것으로 생각한다. A의 구간은 집진부(50)에 플러스 고전압이 인가되는 영역이다. B 구간은 집진부(50)에 대한 인가전압이 플러스로부터 마이너스로 변화하는 천이영역이다(수ms). C의 구간은 집진부(50)에 마이너스 고전압이 인가되는 영역이다. A의 영역일 때, 대전부(40)에 마이너스로 대전된 입자는 플러스극성의 고전압 집진전극판 상에 포집된다(도 2 참조). 포집된 입자는 즉시 플러스로 대전하고, 로사리오 묵주 형상의 극판응집입자를 형성한다. 그 후 B의 구간에 있어서는 전압의 극성이 플러스로부터 마이너스로 급격히 변화한다(도 2b). 집진전극판의 극성이 플러스로부터 마이너스로 급격히 변화하기 때문에 로사리오 묵주의 극판 응집입자는 정전기에 의해 집진전극판 방향으로 힘을 받고 구형의 응집입자로 변화한다. 이러한 방법으로 구형의 응집입자로 변화함으로써 박리력으로서 작용하는 풍력이나 정전기력이 작아지게 되어 재비산현상이 일어나지 않는다(도 2c 참조).

(제1실험)

도 4 및 도 5는 실험에 의해 얻어진 집진율의 주파수특성(직류DC 인가시, 구형파 주파수 0.001 ∼ 1Hz 인가시)를 나타낸다. 실험조건으로서, 풍속은 5m/s, 집진부(50)의 길이는 206mm, 대전전압은 11kV, 집진전압은 ±5kV의 구형파로 하였다. 또, 집진부(50) 전극거리는 6mm로 하였다. 도 4a는 0.3mm∼0.5mm, 도 4b는 0.5mm∼1mm, 도 5a는 1mm∼2mm, 도 5b는 2mm∼5mm로 입자치수를 설정하였을 때의 제1실험결과를 각각 나타낸다.

이 실험결과, 어느 입자에 대해서도 주파수가 높아짐에 따라 집진율은 향상되고, 특히 주파수 0.1 ∼ 1Hz에서도 최고 높은 집진율을 나타냈다.

(제2실험)

도 6은 다른 실험에 의해 얻어진 집진율의 주파수특성(구형파 주파수 0.1 ∼10Hz의 경우)를 나타낸다. 실험조건으로서, 풍속은 7m/s, 집진부(50)의 길이는 412mm, 대전전압은 11kV, 집진전압은 ±7.5kV의 구형파로 하였다. 또, 집진부(50)의 전극간 거리는 9mm로 하였다. 집진부의 시간주기는 30분으로 설정하였다.

이 실험결과, 집진율은 어느 주파수에서도 입자지름 0.5∼2㎛로 최대한으로 되는 경향을 나타내었다. 또, 주파수 4Hz 및 10Hz에 비해서 0.1Hz 및 1Hz 쪽이 높은 집진율로 되었다.

이상의 것으로부터 구형파 전기집진장치에 있어서 0.1∼2Hz이 최적 주파수가 된다.

(참고 실험)

또, 집진부(50)에 정현파 교류고전압을 인가한 경우에 있어서의 집진율의 주파수특성을 도 7에 나타내었다. 실험조건으로서 풍속은 5m/s, 집진부(50)의 길이는 206mm, 대전전압은 직류11kV, 집진전압은 정현파 교류 5kVrms, 주파수는 25∼100Hz의 범위로 변화시켰다. 집진부 전극거리는 6mm로 하였다. 이 실험결과, 집진율은 주파수가 높아짐에 따라 낮아졌다. 그 이유는 도 8(각 주파수에 있어서의 입자진동모델)에 나타낸 바와같이, 주파수가 높기 때문에 집진부(50)에 유입된 대전입자가 전극공간에 드래프트되어 집진전극 상에 포집되지 않은 채로 배출되기 때문이다.

이와같이 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치에 있어서는 작은 전원용량으로 재비산을 효과적으로 방지하고, 높은 집진율을 얻을 수 있다. 환언하면 본 발명에 의하면 낮은 주파수(작은 전원용량)로 높은 집진율을 유지하는 최적 주파수 선정이 가능하다.

(제2실시예)

구형파 전압파형에 있어서 도 3의 구간 B에 상당하는 전압이 변화하는 기울기 dV/dt가 커질수록 재비산이 억제되고, 집진율도 높게 유지될 수 있다고 한다. 그러나, 이 dV/dt가 커질수록 유도전류값이 커지므로 고압전원장치내 부품의 내전류값을 더 크게해야만하는 문제가 발생한다. 유사하게 케이블 치수도 커지게 된다. 이 때문에 최적 dV/dt를 선택하는 것이 중대한 과제가 된다.

이러한 점에서, 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치는 필요최소 dV/dt값(=구형파의 상승, 하강 경사)을 가지면서 고성능을 얻을 수 있고, 또한 전원장치 및 케이블류의 간략화가 가능한 전기집진장치에 관한 것이다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기집진장치의 단면도이다.

제2실시예에 따른 전기집진장치는 대전부(40) 및 집진부(50)로 구성된다. 대전부(40)는 선(線) 대(對) 평판전극 구조이고, 한쌍의 평판으로된 접지전극(21)(22)과 선형의 고전압전극(23)을 가지고 있다. 이 선-평판전극 간에는 고전압전원(20)으로부터 직류고전압을 인가하고, 대전부(40)에 코로나 방전을 발생시킨다. 직류고전압의 극성은 플러스 또는 마이너스 중 어느 쪽도 좋고, 또 펄스전압도 좋다.

집진부(50)는 평행 평판 전극구조이고, 한쌍의 평판으로된 접지전극(31)(32)과, 한장의 평판으로된 고전압전극(33)을 가지고 있다. 이 접지-고전압전극 간에는 구형파 고전압전원(60)으로부터 구형파 고전압(사다리꼴 파형의 고전압)을 인가한다.

구형파고전압(사다리꼴 파형의 고전압)의 주파수는 수kHz 이하로하고, 상승에지 및 하강에지의 변화율 dV/dt는 50∼2000V/msec의 범위로 한다. 부유입자를 포함한 가스흐름은 대전부(40)를 통과하는 것으로 하전되고, 집진부(50)의 집진전극 상에 포집된다.

(이론적 검토)

다음에, 제2 실시예에 의한 전기집진장치의 이론적 집진율을 설명한다.

전기집진장치에 있어서의 집진율의 계산식으로서 소위 "도이치 계산식"은 다음 수학식 1에 기재된 바와 같다.

여기서, V_D는 집진부에 인가되는 직류전압[V], a는 비례계수이다. 또, 전기집진장치 입구 입자농도를 Ni[개 /m³]로 하면 출구 입자농도No는 다음 수학식 2와 같다.

집진부에 인가하는 구형파 전압파형을 도 9와 같이 정의하면 시간t1에 있어 서의 전기집진장치 출구측 입자농도 No_t1은 다음과 같다.

한편, 시간t2에 있어서의 전기집진장치 출구측 입자농도No_t2는 다음과 같다.

그리고, 시간t에 있어서의 전기집진장치 출구측의 평균입자농도N_Ot는 다음과 같다.

따라서, 전기집진장치의 집진율 η_A는 다음과 같다.

그리고, 직류인가시의 집진율η_D와 구형파인가시의 집진율 η_A의 차 △η은 다음과 같이 표현될 수 있다.

단, 직류전압V_D는 구형파 전압의 절대값 ｜V｜와 같다고 한다.

여기서, dV/dt와 t2/t 사이에는 다음 관계가 성립한다.

수학식 7과 수학식 8로부터 다음식을 유도할 수 있다.

수학식 9로부터 직류전기 집진장치의 집진율 η_D와 교류전기 집진장치의 집진율 "η_A"와의 허용차 △η에 대하여 필요한 dV/dt가 이론적으로 계산될 수 있다.

수학식9로부터 계산된 허용차 △η와 dV/dt의 관계를 도 3에 도시하였다. 계산결과로부터 허용차 △η을 1% 내지 15% 이내로 하기 위해 필요한 dV/dt는 표 1과 같이 되며, 일반적으로 50V/sec 내지 2000V/sec가 된다.

AC인 경우의 집진율(%)	구형파 AC인 경우에 필요한 dV/dt, V/msec
70	167
80	129
90	83
95	55

(허용차 △η<15% 일 때에 필요한 dV/dt의 값)

도 12는 실험장치의 개략구성을 나타낸다. 이 실험에서는 샘플입자로서 입자의 주성분이 카본인 디젤 엔진 배기가스 중의 입자(DEP)를 이용하였다. 배기가스는 분류기(71)에서 그 일부가 취입되고, 혼합조(72)에서 대기와 희석 혼합된다. 희석가스는 부스터 팬(73)에 의해 덕트 내로 이송되고, 흡기구(2)에서 다시 대기로 희석된다. 또, 흡인팬(75)에 의해 ESP(Electrostatic Precipitator)(74)를 통과하여 처리되고, 덕트 밖으로 배출된다. 흡인팬(75)의 회전수에 의해 덕트 내의 유속을 7m/s로 설정하였다. 이 때, 집진부 전극 간의 유속은 약 9m/s로 된다.

도 13은 상기 실험에 이용된 대전부 및 집진부의 전극구조의 개략을 나타낸다. 대전부(A)는 알루미늄제의 접지평판전극과 직경0.26mm의 고전압 인가용 텅스텐 제 선전극(線電極)으로 구성된다. 가스흐름에 대하여 병렬로 5단, 직렬로 3단 정렬하고, 함께 15의 대전공간을 가진다. 집진부(B)는 동일 사이즈의 알루미늄제 접지평판전극과 고전압 인가용 평판전극이 9mm의 간격으로 교호로 배열된다.

도 14는 덕트 내에서의 각 전극의 배치를 나타낸다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 대전부와 집진부는 가스흐름 방향에 대하여 직렬로 배치되고, 축전부의 하류에 집진부가 설치된다. 대전부에 있어서의 인가전압은 각각 직류 마이너스 극성 11kV, 집진부에서의 인가전압은 구형파 교류 ±7.5kV로 하였다. 구형파교류(사다리 꼴형) 고전압의 주파수는 1Hz으로 하고, dV/dt는 46V/msec ∼646V/sec의 범위로 하였다. 즉, 대전부에 있어서의 마이너스 코로나 방전에 의해 마이너스 극성으로 대전한 입자는 집진부의 구형파 교류전류계에 의해 접지 및 고전압 평판전극 상에 집진시켰다.

도 15는 집진율의 입자치수에 대한 dV/dt의 의존성을 나타낸다. 실험조건으로서, 풍속은 7m/s, 온도는 15.5℃, 습도 35%, 대기압 1032 hPa이며, 대전부는 1유니트로 구성되고, 집진부는 4유니트로 구성되며, 각 유니트는 208mm의 길이, 대전전압 11kV, 집진전압은 ±7.5kV의 구형파로 설정되며, 집진부(50)의 전극간 거리는 9mm, 집진부의 동작주기는 20분으로 설정된다.

도 15는 집진부에 직류고전압을 인가한 경우 (직류 -7.5kV인가, 집진율 약 70%)의 결과를 비교를 위해 나타내고 있다. 입자치수 0.3 ∼1㎛에 있어서 집진율은 dV/dt가 커짐에 따라 집진율은 향상하고, dV/dt = 433V/msec 이상에서는 직류인가시와 대략 같은 집진율이 얻어진다. 한편, 입자치수 1㎛ 이상에서는 직류인가시에 비해서 어느 쪽의 dV/dt에 있어서도 집진율은 높은 값을 나타낸다.

도 15의 실험결과는 도 11의 산출결과와 일치하지 않는데 그 이유는 어떤 입자치수에 있어서도 직류전류를 인가하는 집진율이 재비산(再飛散)현상에 의해 낮추어지기 때문이다.

이상의 결과로부터 고전압 교류파형의 전기집진장치의 dV/dt가 50V/msec 이상으로 된다. 또, dV/dt가 약 400V/msec 이상이면 직류인가시와 동등하거나 그 이상의 집진율을 얻는다. 따라서, 교류 고전압 구형파의 dV/dt는 약 50V/msec ∼ 2000V/msec 이면 충분히 높은 집진율이 얻어진다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면 필요최소한의 dV/dt값(=구형파의 dV/dt의 경사도)을 가지면서 높은 성능의 장치를 실현할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면 전원장치의 간략화, 및 케이블 크기 등과 시공면에서의 간소화가 가능하게 된다.

(제3실시예)

본 발명의 제3실시예에 따른 전기집진장치를 나타내는도면이다. 여기서 대전부(40) 및 집진부(50)의 전극구조는 도 1과 유사하므로 그 설명을 생략한다.

도 16은 대전부(40)에 인가된 전압이 교류고전압(즉, 정현파 교류고전압 또는 구형파 교류 고전압)으로된 경우를 나타낸다.

교류고전압은 대전부(40)의 선전극(23)과 평판전극(21)(22) 사이에 교류고전압을 인가한다. 교류고전압으로서는 정현파 고전압만이 아니라 구형파 고전압을 이용하는 것도 가능하다. 이와같이 제3실시예의 형태에서는 교류고전압 전원(70)의 출력파형을 임의로 선택할 수 있다. 마찬가지로, 집진부(50)에 있어서의 교류고전압전원(60)의 출력파형도 임의로 선택될 수 있다.

(제4실시예)

도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 전기집진장치를 나타낸다. 제4실시 형태에서는 대전부(40)와 집진부(50)에 동일한 교류고전압을 인가하므로 보다 단순한 형태의 시스템을 구성할 수 있다.

또한, 도 17에 도시한 교류고전압전원(80)의 출력파형을 임의로 선택할 수 있다. 즉, 교류고전압으로서 구형파, 정현파 등의 교류고전압을 사용할 수 있다.

도 16 및 도 17에 도시한 실시예에 따르면, 대전부(40)에 교류 고전압이 인가되므로 플러스, 마이너스 코로나 방전을 교대로 발생시킬 수 있다. 따라서, 교류 코로나 방전에 의해 대전부(40)를 통과한 입자를 플러스와 마이너스 극으로 교대로 대전시켜 효과적으로 집진부(50)에서 교정할 수 있다.

특히, 도 17에 도시한 전기집진 시스템을 채택함으로써, 대전부(40)에서의 재비산을 억제하고, 대전부(40) 및 집진부(50)에서 각각 필요한 고전압 발생장치가 필요없게 되어 단일의 고전압 발생장치에 의해 집진이 가능하게 된다.

도 18은 대전부의 각종 전극구성을 예시적으로 열거한 것이다(오노 초타로 저서 "먼지 제거 및 집진의 이론화 실제" 오므사 1978). 도면에 나타낸 바와같이, 전극 구성은 어느 것도 특별히 한정되지 않는다. 또한 도 19는 일반적인 각종 방전전극형상을 나타낸다(K.R. 파커-Parker 저 " 인가된 정전투하" 블래키 아카데미 & 프로페셔널"로부터 인용함). 방전전극형상은 어느것이라도 좋으며, 한정되는 것은 없다.

이상과 같은 구성을 통해 본 발명은 다음과 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명의 제1실시예에 따른 전기집진장치에 있어서는 작은 전원용량으로 재비산을 효과적으로 방지하고, 높은 집진율을 얻을 수 있다. 다시말하면 본발명에 의하면 낮은 주파수(작은 전원용량)로 높은 집진율을 유지하는 최적 주파수 선정이 가능하다.

둘째, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 고전압 교류파형의 전기집진장치의 dV/dt가 50V/msec 이상으로 된다. 또, dV/dt가 약 400V/msec 이상이면 직류인가시와 동등하거나 그 이상의 집진율을 얻는다. 따라서, 교류 고전압 구형파의 dV/dt는 약 50V/msec ∼ 2000V/msec 이면 충분히 높은 집진율이 얻어진다.

따라서, 제2실시예에 의하면 필요최소한의 dV/dt값(=구형파의 dV/dt의 경사도)을 가지면서 고성능이 얻어진다. 또, 본 발명에 의하면 전원장치의 간략화, 및 케이블 크기 등과 시공면에서의 간소화가 가능하게 된다.

셋째, 본 발명의 제3 및 제4실시예 따르면, 재비산을 효과적으로 방지하고, 높은 집진율을 낮은 비용으로 실현할 수 있다.

특히, 본 발명에 의하면 대전부와 집진부에 동일의 교류전압을 인가함으로써 시스템을 간략화하고, 또한 재비산을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예 및 그 작용효과에 대하여 설명하였지만 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위 및 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않고도 당분야의 통상의 기술자라면 여러가지 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

전기저항이 낮은 카본이 포함되어 있는 부유입자를 대전시키는 코로나 방전형 대전부와, 이 대전부의 하류에서 구형파 고전압을 인가하는 것에 의하여 상기 부유입자의 집진을 행하는 집진부를 구비한 전기집진장치로서,

상기 구형파 고전압의 주파수가 0.1Hz~2Hz인 구형파 고전압 발생부를 구비하고, 상기 부유입자에 의한 여러개의 구슬형상의 극판 응집 입자를 구형의 응집 입자로 변환시켜서 응집을 행하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제1항에 있어서,

대전부의 전극은 선(線) 대(對) 평판 전극의 구조이고,

상기 집진부의 전극은 평행 평판 전극의 구조인 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
전기저항이 낮은 카본이 포함되어 있는 부유입자를 대전시키는 코로나 방전형 대전부와,

이 대전부의 하류에서 구형파 교류 고전압을 인가하는 것에 의하여 상기 부유입자의 집진을 행하는 집진부를,

구비한 교류 전계형 전기 집진 장치로서,

상기 구형파 교류 고전압의 전압 변화율 dV/dt가 50V/msec 내지 2000V/msec의 범위 내인 구형파 교류 고전압 발생부를 구비하고, 상기 부유입자에 의한 여러개의 구슬형상의 극판 응집 입자를 구형의 응집 입자로 변화시켜서 집진을 행하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
제3항에 있어서,

대전부의 전극은 선 대 평판 전극의 구조이고,

상기 집진부의 전극은 평행평판전극의 구조인 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
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