KR20190079496A - 대전 장치 및 집진 장치 - Google Patents

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Abstract

대전 장치는 각각의 표면이 통풍 방향을 따르도록, 상기 통풍 방향과 교차하는 방향으로 배열된 판 형상의 복수의 대향 전극, 및 상기 복수의 대향 전극 사이에 각각 설치된 선 형상의 복수의 고압전극을 포함하고, 상기 복수의 대향 전극은, 제1 전극 면적을 갖는 제1 대향 전극과, 상기 제1 전극 면적보다 작은 제2 전극 면적을 갖는 제2 대향 전극을 포함하고, 상기 제1 대향 전극과 상기 제2 대향 전극은 교대로 배열된다.

Description

대전 장치 및 집진 장치{Charging device and dust collecting device}
본 발명은, 대전 장치 및 집진 장치에 관한 것이다.
공기 청정기나 에어컨 등에는, 방전을 사용하여 부유 미립자를 대전시키는 집진 장치가 구비되어 있다.
이러한 집진 장치는, 방전에 의해 부유 미립자를 대전시키는 대전부와, 대전시킨 부유 미립자를 집진하는 집진부를 구비하고 있다. 대전부에서는, 고압(방전) 전극과 대향(접지) 전극 사이에 방전을 발생시키기 위하여 수kV의 고전압이 인가된다. 높은 집진효율을 얻기 위하여, 고압 전극과 대향 전극 사이를 흐르는 방전 전류를 크게 하면, 방전에 수반하여 오존(O3)이 발생하기 쉬워진다. 오존은 독특한 악취를 갖고 있으므로, 실내로 방출할 경우, 오존 농도는 환경 기준치(50ppb) 이하로 할 필요가 있다.
특허문헌 1에는, 기류 방향과 대략 직각 방향으로 배치된 방전선 및 상기 기류를 투과시키는 형상으로 형성되어 상기 방전선과의 사이를 전계 강도가 균일한 하전 공간으로 하는 위치에 배치된 접지 전극을 갖는 전리부와, 상기 기류 속에서 상기 전리부의 하류측에 배치된 집진부를 구비한 것을 특징으로 하는 전기 집진기가 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 중공의 관통 부분을 획정하는 지지 프레임과, 지지 프레임의 외측 프레임 내에 착탈 가능하게 설치되고, 관통부와 교차하는 동시에 복수의 막대 형상 전극이 접속된 접속 부재를 갖는 이미터 전극부와, 지지 프레임의 외측 프레임 내에 착탈 가능하게 배치되고, 막대 형상 전극과 대향하도록 설치되며, 주위 공기의 이온풍을 형성하도록 복수의 구멍을 구획하는 금속판 전극을 갖는 집전 전극부를 구비하는 집진 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 방전 전극과, 방전 전극에 대치하는 대향 전극과의 사이에서 코로나 방전을 발생시켜서 공기 중의 진애를 대전시키는 하전부에 의해 구성되고, 방전 전극은, 판 형상이며, 대향 전극 사이에 간격을 두고 배치되고, 상기 간격의 거리에 따라 전압이 인가되는 전기 집진용 하전 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평 6-182255호 공보 국제 공개 제2011/034326호 일본 특허 공개 제2010-22999호 공보
그런데, 집진 장치가 장시간에 걸쳐서 계속적으로 운전되는 경우에는, 높은 집진효율을 유지한 채, 오존의 자극적인 냄새나 불쾌감, 코나 목구멍의 통증을 느끼지 않도록, 오존의 발생을 보다 억제하는 것이 필요해진다. 이로 인해, 집진 장치의 대전부에는, 방전 전류를 크게 하지 않고, 부유 입자의 대전(하전) 효율을 향상시키는 것이 요구된다.
본 발명은, 발생하는 오존 농도를 억제하면서도, 부유 입자의 대전 효율을 향상시킨 대전 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 사상에 따른 대전 장치는, 각각의 표면이 통풍 방향을 따르도록, 상기 통풍 방향과 교차하는 방향으로 배열된 판 형상의 복수의 대향 전극, 및 상기 복수의 대향 전극 사이에 각각 설치된 선 형상의 복수의 고압전극을 포함한다. 상기 복수의 대향 전극은, 제1 전극 면적을 갖는 제1 대향 전극과, 상기 제1 전극 면적보다 작은 제2 전극 면적을 갖는 제2 대향 전극을 포함한다. 상기 제1 대향 전극과 상기 제2 대향 전극은 교대로 배열된다.
상기 제2 대향 전극은 관통 구멍을 포함할 수 있다.
상기 제2 대향 전극은 개구도가 풍상측에 비해 풍하측이 높게 구성될 수 있다.
상기 제2 대향 전극은 상기 관통 구멍의 무게 중심이 상기 고압 전극보다 풍하측에 있도록 구성될 수 있다.
상기 제2 대향 전극은 상기 제1 대향 전극보다 상기 통풍 방향의 폭이 좁은 판 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제2 대향 전극은, 풍상측의 단부와 상기 제1 대향 전극의 풍상측의 단부와의 거리가, 풍하측의 단부와 상기 제1 대향 전극의 풍하측과의 거리보다 가깝게 배치될 수 있다.
상기 제1 전극 면적에 대한 상기 제2 전극 면적의 비율은 50%를 초과하고 90% 미만일 수 있다.
상기 제2 대향 전극은, 상기 관통 구멍의 평면 형상이 원일 경우, 직경이 상기 제2 대향 전극의 상기 통풍 방향에 있어서의 폭의 2.5% 이상 또한 60% 이하일 수 있다.
상기 고압 전극은 상기 제1 대향 전극의 상기 통풍 방향의 중심 또는 풍상측에 배치될 수 있다.
상기 고압 전극은, 원형의 단면을 갖고, 직경이 20μm 이상 또한 300μm 이하일 수 있다.
상기 고압 전극은, 직사각형의 코너부가 호 형상으로 된 단면을 포함할 수 있다.
상기 고압 전극은 상기 코너부의 호 형상의 곡률 반경이, 단면의 짧은 변의 길이의 5% 이상 또한 50% 이하일 수 있다.
상기 고압 전극은, 단면의 짧은 변의 길이가 50μm 이상 또한 100μm일 수 있다.
상기 고압 전극은, 단면의 짧은 변의 길이에 대한 긴 변의 길이의 비가 1을 초과하고 4 이하일 수 있다.
상기 고압 전극은, 텅스텐, 구리, 니켈, 스테인리스, 아연, 철 중 어느 하나의 금속, 상기 금속을 주성분으로 하는 산화물 혹은 합금, 상기 금속 혹은 상기 금속을 주성분으로 하는 산화물에 은, 금 및 백금 중 어느 하나의 귀금속을 표면에 도금한 것 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 대전 장치는, 각각의 표면이 통풍 방향을 따르도록, 상기 통풍 방향과 교차하는 방향으로 배열된 판 형상의 복수의 대향 전극, 및 상기 복수의 대향 전극 사이에 각각 설치된 선 형상의 복수의 고압 전극을 포함한다. 상기 고압 전극은, 직사각형의 코너부가 호 형상으로 된 단면을 포함한다.
상기 고압 전극은 상기 코너부의 호 형상의 곡률 반경이, 단면의 짧은 변의 길이의 5% 이상 또한 50% 이하일 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 집진장치는 상기 대전 장치를 포함하는 대전부, 및 상기 대전부의 풍하측에 배치되고, 상기 대전부를 통과한 기류에 부유하는 대전된 부유 미립자를 집진하는 집진부 또는 집진 필터를 포함한다.
상기 집진부는, 교대로 적층된, 표면이 절연성 재료의 막으로 피복된 판 형상의 고압 전극과, 도전성을 갖는 판 형상의 대향 전극을 포함할 수 있다.
상기 집진 필터는 일렉트릿 가공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 발생하는 오존 농도를 억제하면서도, 부유 입자의 대전 효율을 향상시킨 대전 장치 등을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2A는 실시예 1의 대전부의 사시도이다.
도 2B는 실시예 1의 대전부의 단면도(Y 방향 단면도)이다.
도 2C 및 도 2D는 실시예 1의 대향 전극의 측면도이다.
도 3A는 비교예 1의 대전부의 사시도이다.
도 3B는 비교예 1의 대전부의 단면도(Y 방향 단면도)이다.
도 4는 실시예 1, 비교예 1 및 다른 실시예, 비교예의 대전부에 있어서의 대향 전극과, 각각의 대전부를 구비하는 집진 장치에 있어서의 각각의 방전 전류에서의 집진효율 및 오존 농도를 나타내는 표이다.
도 5A, 도 5B, 도 5C, 도 5D는 다른 실시예의 각각 다른 대향 전극을 설명하는 측면도이다.
도 6A는 실시예 1, 실시예 5 및 비교예 1, 비교예 2에 있어서의 집진효율의 방전 전류 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 6B는 실시예 1, 실시예 5 및 비교예 1, 비교예 2에 있어서의 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 개구부를 구비하는 대향 전극이 격열(隔列)로 배열(배치)된 실시예 1, 2, 3과 비교예 1에 대하여, 개구부 비율(비율)과 집진효율의 관계를 각각의 방전 전류마다 도시하는 도면이다.
도 8은 비교예 1 및 개구부에 직경이 다른 관통 구멍을 구비하는 대향 전극이 격열로 배열(배치)된 실시예 1, 4, 5, 6에 대하여, 개구부 비율(비율)과 집진효율의 관계를 각각의 방전 전류마다 도시하는 도면이다.
도 9는 비교예 1 및 비교예 4, 5의 대전부의 대향 전극과, 각각의 대전부를 구비하는 집진 장치의 각각의 방전 전류에서의 집진효율 및 오존 농도를 나타내는 표이다.
도 10A은 비교예 4에 있어서의 대향 전극을 설명하는 측면도이다.
도 10B은 비교예 5에 있어서의 대향 전극을 설명하는 측면도이다.
도 11은 비교예 1 및 개구부를 상류에 구비하는 대향 전극이 격열로 배열(배치)된 비교예 4, 비교예 5에 있어서의 개구부 비율(비율)과 집진효율의 관계를 각각의 방전 전류마다 도시하는 도면이다.
도 12는 실시예 1, 실시예 3 및 비교예 1에 있어서, 계측된 이온 수와 대전부에 있어서의 방전 전류와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 13은 제2 실시 형태가 적용되는 집진 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14A는 실시예 8의 대전부의 사시도이다.
도 14B는 실시예 8의 대전부의 단면도(Y 방향 단면도)이다.
도 14C는 실시예 8의 고압 전극의 단면도이다.
도 15는 실시예 8, 비교예 1 및 다른 실시예, 비교예의 대전부에 있어서의 고압 전극 및 대향 전극과, 각각의 대전부를 구비하는 집진 장치에 있어서의 각각의 방전 전류에서의 집진효율 및 오존 농도를 나타내는 표이다.
도 16A는 실시예 9의 대전부를 설명하는 도면이다.
도 16B는 비교예 6의 대전부를 설명하는 도면이다.
도 16C는 비교예 7의 대전부를 설명하는 도면이다.
도 17A는 실시예 8, 실시예 9 및 비교예 1에 있어서의 집진효율의 방전 전류 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 17B은 실시예 8, 실시예 9 및 비교예 1에 있어서의 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18A는 실시예 8, 비교예 1, 비교예 6 및 비교예 7에 있어서의 집진효율의 방전 전류 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 18B는 실시예 8, 비교예 1, 비교예 6 및 비교예 7에 있어서의 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 제3 실시 형태가 적용되는 집진 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1)의 일례를 나타내는 도면이다.
제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1)는, 대전부(10), 집진부(20), 팬(30) 및, 이들을 수납하는 하우징(40)을 구비한다. 여기에서는, 하우징(40)을 파선으로 나타내고, 하우징(40)의 내부에 설치된 대전부(10) 및 집진부(20)의 구성이 보이도록 하고 있다. 이 집진 장치(1)는, 대전부(10)와 집진부(20)와 기능이 분리된 2단 전기 집진 방식이다. 여기서, 대전부(10)와 집진부(20)는, 탈착 가능한 유닛 형태로서 구성되어 있어도 좋다.
또한, 집진 장치(1)는, 대전부(10)와 집진부(20)에 고전압을 공급하는 전원부나, 대전부(10), 집진부(20), 팬(30) 및 전원부를 제어하는 제어부 등을 더 구비하지만, 여기에서는 기재를 생략한다. 또한, 제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1)가 구비하는 대전부(10)는, 대전 장치의 일례이다.
여기서, 공기의 흐름(통풍) 방향(통풍 방향)은, 화살표로 나타낸 바와 같이, 대전부(10)로부터 집진부(20)를 향하는 방향으로 설정되어 있다 (도 1의 지면(紙面) 좌측으로부터 우측이며, 후술하는 Z 방향). 통풍은, 집진부(20)의 통풍 방향 하류측 (풍하측)에 설치된 팬(30)에 의해 행해진다.
(대전부10)
대전부(10)는, 복수의 고압 전극(110)과, 복수의 고압 전극(110) 각각에 대향하도록 설치된 복수의 대향 전극(120)을 구비한다. 고압 전극(110)은, 고전압이 인가되는 전극이므로, 고전압 전극으로도 불리며, 방전을 발생하는 전극이므로, 방전 전극으로 불리는 경우도 있다. 또한, 대향 전극(120)은, 접지(GND)되는 경우가 있으므로, 접지 전극으로 불리는 경우가 있다.
고압 전극(110)은, 도전성을 갖는 선(와이어) 형상의 부재(선 형상 부재)로 구성되어 있다.
대향 전극(120)은, 도전성을 갖는 판 형상의 부재(판 형상 부재)로 구성되어 있다. 그리고, 대향 전극(120)은, 판 형상 부재의 평면이 통풍 방향을 따르는 방향으로 설치되어 있다. 도 1에서는, 대향 전극(120)의 평면은, 통풍 방향과 일치시키고 있으나(대향 전극(120)의 평면과 통풍 방향이 이루는 각도가 0°), 반드시 일치시키는 것을 요구하는 것은 아니며, 대향 전극(120)의 평면과 통풍 방향이 이루는 각도가 90° 미만이면 된다.
그리고, 대향 전극(120)은, 1매 간격으로 형상이 다르게 되어 있다. 즉, X 방향을 따라서 짝수 번째의 대향 전극(120)은 개구부(130)를 구비하고, 홀수 번째의 대향 전극(120)에 비하여, 전극으로서 기능하는 부분의 면적(이하에서는, 전극 면적이라 표기한다.) 이 작아지도록 구성되어 있다. 즉, 전극 면적이 다른 대향 전극(120)이 교대로, 통풍 방향과 교차하는 방향으로 배열되어 있다.
이하에서는, 실시예 1로서 후술하는 대전부(10)로 설명한다.
실시예 1의 대전부(10)에서는, 홀수 번째의 대향 전극(120)을 대향 전극(120A)("A"로 표기하는 경우가 있다.)으로 하고, 짝수 번째의 대향 전극(120)을 대향 전극(120B)("B"로 표기하는 경우가 있다.)으로 한다. 대향 전극(120B)은, 개구부(130)가 후술하는 관통 구멍(131)으로 구성되어 있다. 그리고, 대향 전극(120B)은, 관통 구멍(131)을 구비함으로써, 대향 전극(120A)에 비하여, 전극 면적이 작아지도록 구성되어 있다.
여기서, 고압 전극(110)을 "*"로 나타내는 것으로 한다. 그러면, 도 1에 도시하는 집진 장치(1)에 있어서의 실시예 1의 대전부(10)에서는, 고압 전극(110)과 대향 전극(120)이, A-*-B-*-A-*-B-*-A-*-B-*-A의 배열로 배치되어 있다. 여기에서는, 이와 같이 전극 면적이 다른 대향 전극(120)을 교대로 배열되는 것을, "격열"이라 칭한다. 한편, 전극 면적이 같은 대향 전극(120)이 배열되는 것을, "전열(全列)"이라 칭한다.
(집진부20)
집진부(20)는, 교대로 적층된, 표면이 절연성 재료의 막으로 피복된 판 형상의 고압 전극(210)과, 도전성을 갖는 판 형상의 대향 전극(220)을 구비한다. 또한, 대향 전극(220)은, 하전된 입자의 전하를 방출시키는 형태이면 좋고, 도전성을 갖는 수지막 등으로 피복된 것이어도 좋다. 고압 전극(210)과 대향 전극(220) 사이가 통풍 방향으로 된다. 여기에서도, 대향 전극(220)은, 접지(GND)되는 경우가 있으므로 접지 전극으로 불리는 경우가 있다.
고압 전극(210)과 대향 전극(220) 사이에, 도시하지 않은 고압 전원에 의해, 직류(DC)의 고전압이 인가된다. 그러면, 대전부(10)에서 대전된 부유 미립자가, 정전기력에 의해 대향 전극(220)의 표면에 부착된다. 이에 의해, 부유 미립자가 집진된다.
또한, 고압 전극(210)의 표면을 덮는 절연성 재료의 막으로는, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등을 사용할 수 있다.
(하우징40)
하우징(40)은, 통풍 방향 상류측 (풍상측)의 대전부(10)측에 입구부(41)가 설치되고, 풍하측의 집진부(20)측에 출구부(42)가 설치되어 있다. 또한, 입구부(41)에는, 메쉬(망), 격자 등이 설치되어 있어도 좋다. 입구부(41)에 설치되는 메쉬(망), 격자 등은, 사용자의 대전부(10)에의 접촉을 방지하면서, 통풍에 대한 저항이 작아지도록 설치되는 것이 좋다. 또한, 입구부(41)에는, 형상이 큰 입자의 침입을 억제하는 프리필터(pre filter)가 설치되어도 좋다.
팬(30)은, 하우징(40)에 설치된 풍하측의 출구부(42)에 설치되어 있다.
즉, 공기의 흐름(통풍)은, 하우징(40)의 대전부(10)측의 입구부(41)로부터 들어가고, 대전부(10), 집진부(20)를 경유하여, 하우징(40)의 팬(30)이 설치된 출구부(42)로부터 나온다. 그리고, 설명의 편의상, 도 1에 도시한 바와 같이, 통풍 방향을 Z 방향으로 하고, Z 방향에 직교하는 방향을 X 방향, Y 방향으로 한다.
또한, 통풍이 저해되지 않는 한, 집진 장치(1)는, 어떤 방향으로 놓여도 좋다.
그리고, 하우징(40)은, 예를 들어, ABS(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 공중합체) 등의 수지 재료로 구성되어 있다.
그리고, 고압 전극(110)과 대향 전극(120) 사이에, 도시하지 않은 고압 전원으로부터 직류(DC)의 고전압이 인가됨으로써, 고압 전극(110)과 대향 전극(120) 사이에 코로나 방전(방전)이 발생한다. 그리고, 발생한 코로나 방전에 의해 발생한 이온이 부유 미립자에 부착됨으로써, 부유 미립자를 대전(하전)시킨다.
(실시예 1)
도 2A 내지 도 2D는, 실시예 1의 대전부(10)를 상세히 설명하는 도면이다. 도 2A는, 대전부(10)의 사시도, 도 2B는, 대전부(10)의 단면도(Y 방향 단면도), 도 2C는, 대향 전극(120A)의 측면도, 도 2D는, 대향 전극(120B)의 측면도이다.
실시예 1의 대전부(10)는, 고압 전극(110)과 전극 면적이 다른 대향 전극(120A, 120B)를 구비한다.
도 2A 및 도 2B에 도시한 바와 같이, 고압 전극(110)은, 예를 들어 직경이 90μm인 텅스텐(W) 선으로 구성되어 있다. 즉, 고압 전극(110)의 단면은, 원이다. 또한, 고압 전극(110)은, 텅스텐 외에, 구리, 니켈, 스테인리스, 아연, 철 등의 금속, 또는, 이 금속을 주성분으로 하는 합금이어도 좋다. 또한, 고압 전극(110)은, 이 금속 또는 이 금속을 주성분으로 하는 산화물 또는 합금에, 은, 금, 또는, 백금 등의 귀금속이 표면에 도금된 것이어도 좋다. 또한, 고압 전극(110)은, 산화텅스텐이라면, 특성이 안정되므로 좋다. 그리고, 고압 전극(110)은, 직경이 20μm 이상 또한 300μm 이하이면 좋다.
대향 전극(120A)은, 개구부(130)를 구비하지 않은 판 형상이다. 한편, 대향 전극(120B)은, 개구부(130)를 구비하고, 개구부(130)에 관통 구멍(131)을 구비한다. 그리고, 관통 구멍(131)을 구비하지 않은 대향 전극(120A)과 관통 구멍(131)을 구비하는 대향 전극(120B)이 격열로 배열(배치)되어 있다. 전술한 바와 같이, A-*-B-*-A-*-B-*-A로 되어 있다. 이 배열을, 간단히 AB로 표기한다. 다른 것도 마찬가지로 한다.
또한, 개구부(130)란, 대향 전극(120B) 상의 모든 관통 구멍(131)을 말한다. 도 1, 도 2D에서는, 편의를 위하여 관통 구멍(131)을 둘러싸도록 개구부(130)를 표기하고 있다.
대향 전극(120A, 120B)은, 예를 들어 알루미늄으로 구성되어 있다. 또한, 대향 전극(120)은, 알루미늄 외에, 스테인리스강(SUS), 니켈 합금 등의 금속, 또는, 카본으로 구성되어도 좋다.
대향 전극(120A, 120B)의 Z 방향 길이인 폭(WA, WB)은, 예를 들어 모두 10mm이다. 또한, 폭(WA, WB)은, 10mm 이외라도 좋지만, 좁을수록 대전부(10)를 작게 할 수 있다. 대향 전극(120)의 길이(Y 방향 길이)는, 집진 장치(1)의 크기에 따라 설정되면 좋다. 예를 들어, 400mm이다.
도 2C에 도시한 바와 같이, 대향 전극(120A)은, 개구부(130)를 구비하지 않은 판 형상이다. 한편, 도 2D에 도시한 바와 같이, 대향 전극(120B)은, 개구부(130)를 구비한다. 개구부(130)에는, Y 방향으로 배열된 복수의 관통 구멍(131)이 일렬로 설치되어 있다. 여기에서는, 관통 구멍(131)의 평면 형상은, 원형이다. 관통 구멍(131)은, 예를 들어 직경(dB)이 3mm(3mmφ)이다. 또한, 관통 구멍(131)은, 평면 형상이 원이 아니어도 좋고, 평면 형상이 타원, 사각형 등 다른 형상인 것을 포함한다. 또한, 관통 구멍(131)의 형상은, 전계가 집중되지 않는 형상인 것이 좋다.
여기서, 대향 전극(120A, 120B)은, 외형이 동일하다. 따라서, 대향 전극(120)에 있어서의 모든 관통 구멍(131)(개구부130)이 차지하는 면적의 대향 전극(120)의 외형 면적에 대한 비율을, 개구부 비율 또는 단순히 비율로 표기한다. 즉, 관통 구멍(131)을 설치하지 않은 경우, 즉, 대향 전극(120A)은, 개구부 비율(비율)이 0%이다. 한편, 대향 전극(120B)은, 관통 구멍(131)의 면적으로 결정되는 개구부 비율(비율)을 갖게 된다. 실시예 1에 있어서의 대향 전극(120B)은, 개구부 비율(비율)이 13.8%이다.
그리고, 도 2B에 도시한 바와 같이, 고압 전극(110)은, 대향 전극(120)의 폭 방향(Z 방향)에 있어서, 풍상측(-Z 방향측)에 설치되어 있다. 고압 전극(110)은, 대향 전극(120)의 폭 방향에 있어서, 풍상측의 단부로부터 거리(DF), 풍하측의 단부로부터 거리(DB)에 설치되어 있다. 또한, DF+DB=WA 또는 WB이다. 그리고, DF:DB는, 예를 들어 3:7이다. 또한, 다른 위치에 설치해도 좋다. 이와 같이 대향 전극(120)의 폭 방향에 있어서, 고압 전극(110)을 풍상측에 어긋나게 설치하는 이유에 대하여는, 후술한다.
그리고, 대향 전극(120A, 120B)과 고압 전극(110)의 거리(DG)는, 예를 들어 10mm이다.
(비교예1)
도 3A 및 도 3B은, 비교예 1의 대전부(10)를 설명하는 도면이다. 도 3A는, 대전부(10)의 사시도, 도 3B는, 대전부(10)의 단면도(Y 방향 단면도)이다. 비교예 1에서는, 모든 대향 전극(120)은, 도 2C에 나타낸 대향 전극(120A)이다. 즉, 도 3A에 나타내는 비교예 1의 대전부(10)는, 도 2A에 나타낸 실시예 1에 있어서, 대향 전극(120B)("B")을 대향 전극(120A)("A")으로 치환한 구성이다. 즉, 대향 전극(120)이 A-*-A-*-A-*-A-*-A의 전열로 배열(배치)되어 있다. 이것은, 단순히 AA로 표기된다.
도 4는, 실시예 1, 비교예 1 및 다른 실시예, 비교예의 각각의 방전 전류에서의 집진효율 및 오존 농도를 나타내는 표이다. 집진효율 및 오존 농도는, 대전부(10)의 다른 방전 전류로 계측한 결과를 나타내고 있다. 여기에서는, 고압 전극(110)은, 직경 90μm(단면 원형)인 텅스텐 선으로 하였다. 집진부(20)의 고압 전극(210)과 대향 전극(220) 사이의 전압은, 6kV로 하였다. 또한, 통풍 방향의 풍속은, 1m/초로 하였다. 그리고, 방전 전류는, 150μA, 250μA 및 450μA로 하였다.
집진효율(%)은, 집진 장치(1)의 통풍 방향의 상류측(대전부(10)에 들어가기 전)과 하류측(집진부(20)로부터 나온 후)에 있어서, 부유 미립자의 수를 파티클 카운터에 의해 계측하여 구하였다. 또한, 오존 농도(ppb)는, 오존 농도계를 사용하여, 집진 장치(1)의 통풍 방향의 하류측(집진부(20)로부터 나온 후)에서 계측하였다.
전술한 바와 같이, 실시예 1의 대전부(10)는 대향 전극(120)이 AB의 격열, 비교예 1은, 대향 전극(120)이 AA의 전열이었다.
또한, 다른 실시예 2 내지 7에 있어서의 대전부(10)의 대향 전극(120)은, 실시예 2가 AC의 격열, 실시예 3이 AD의 격열, 실시예 4가 AE의 격열, 실시예 5가 AF의 격열, 실시예 6이 AG의 격열, 그리고 실시예 7이 AH의 격열의 배열(배치)이다. 즉, 실시예 1 내지 7은, 모두 형상이 다른(전극 면적이 다른) 대향 전극(120)의 격열의 배열(배치)로 되어 있다.
이하에서는, 실시예 2 내지 7에 있어서의 대향 전극(120C, 120D, 120E, 120F, 120G, 120H)을 설명한다.
도 5A 내지 도 5D는, 다른 대향 전극(120C, 120D, 120E, 120F, 120G, 120H)을 설명하는 측면도이다. 도 5A는, 대향 전극(120C), 도 5B는, 대향 전극(120D), 도 5C는, 대향 전극(120E, 120F, 120G), 도 5D는, 대향 전극(120H)을 나타낸다.
도 5A에 나타내는 대향 전극(120C)은, 직경 3mm(3mmφ)인 관통 구멍(131)이 Y 방향으로 지그재그로 2열 설치되어 있다. 이에 의해, 관통 구멍(131)이 대향 전극(120C)의 전체면에 설치되어 있다. 이 경우, 개구부 비율은, 27.6%이다.
도 5B에 나타내는 대향 전극(120D)은, 개구부(130)가 풍하측(Z 방향)에 설치된 절결부(132)에 의해 구성되어 있다. 여기에서는, 대향 전극(120D)은, 대향 전극(120A)의 일부가 절결됨으로써 구성되어 있다. 즉, 대향 전극(120D)의 풍상측의 단부는, 대향 전극(120A)의 풍상측의 단부와 Z 방향(Z축상)에 있어서 동일 위치에 있고, 대향 전극(120D)의 풍하측의 단부는, 대향 전극(120A)의 풍하측의 단부와 Z 방향(Z축상)에 있어서 짧은 위치(좌표값이 작은 위치)에 있다.
여기서, 절결부(132)의 깊이(dw)는, 5mm로 설정되어 있다. 따라서, 개구부 비율은, 50%이다.
또한, 대향 전극(120D)은, 절결부(132)의 폭(WB)에서 깊이(dw)를 뺀 폭의 금속 등으로 구성되어도 좋다. 즉, 대향 전극(120D)의 통풍 방향의 폭이, 대향 전극(120A)의 통풍 방향의 폭보다 좁게 구성되어 있으면 좋다.
또한, 개구부 비율은, 깊이(dw)를 조정함으로써 설정된다.
도 5C에 나타내는 대향 전극(120E, 120F, 120G)은, 도 5A에 나타낸 대향 전극(120C)과 마찬가지로, 직경(dB)의 복수의 관통 구멍(131)이 대향 전극(120)의 전체면에 설치되어 있다. 대향 전극(120E)에서는, 직경(dB)이 0.25mm(0.25mmφ)인 관통 구멍(131)이 설치되어 있다. 대향 전극(120E)의 개구부 비율은, 10%이다. 대향 전극(120F)에서는, 직경(dB)이 0.75mm(0.75mmφ)인 관통 구멍(131)이 설치되어 있다. 대향 전극(120F)의 개구부 비율은, 36%이다. 대향 전극(120G)에서는, 직경(dB)이 1.5mm(1.5mmφ)인 관통 구멍(131)이 설치되어 있다. 대향 전극(120G)의 개구부 비율은, 50%이다.
또한, 도 5D에 나타내는 대향 전극(120H)에서는, 도 2A 및 도 2D에 나타낸 대향 전극(120B)과 마찬가지로, 직경(dB)이 6mm(6mmφ)인 관통 구멍(131)이 풍하측에 설치되어 있다.
또한, 도 4에 도시하는 다른 비교예 2, 3에 있어서의 대전부(10)의 대향 전극(120)은, 비교예 2가 BB의 전열, 비교예 3이 CC의 전열이다. 즉, 비교예 1 내지 3은, 모두 형상이 같은(전극 면적이 같은) 대향 전극(120)의 전열로 되어 있다. 또한, 대향 전극(120B)은, 도 2D에 도시되고, 대향 전극(120C)은, 도 5A에 도시되어 있다.
이하에서는, 도 4에 도시한 결과로부터, 현저한 예를 도시하여 설명한다.
도 6A 및 도 6B는, 실시예 1(AB), 실시예 5(AF) 및 비교예 1(AA), 비교예 2(BB)에 있어서의 집진효율의 방전 전류 의존성 및 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6A는, 집진효율의 방전 전류 의존성, 도 6B는, 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타낸다. 도 6A는, 횡축이 방전 전류(μA), 종축이 집진효율(%)이다. 도 6B는, 횡축이 오존 농도(ppb), 종축이 집진효율(%)이다.
도 6A에 있어서, 비교예 1(AA)에서는, 집진효율은, 방전 전류와 함께 커진다. 그러나, 방전 전류가 450μA가 되지 않으면, 집진효율이 99%에 도달하지 않는다.
또한, 비교예 2(BB)에서는, 방전 전류가 작은 범위에 있어서의 집진효율이, 비교예 1(AA)보다 높다. 그러나, 비교예 1(AA)과 마찬가지로 방전 전류가 450μA가 되지 않으면, 집진효율이 99%에 도달하지 않는다.
즉, 비교예 2(BB)에 도시한 바와 같이, 풍하측에 개구부(130)(관통 구멍131)를 설치한 대향 전극(120B)을 전열로 배열(배치)하면, 방전 전류가 작은 범위에서 집진효율이 향상되는 경향이 있다. 그러나, 그 효과는 작다.
한편, 개구부 비율(비율)이 다른 대향 전극(120)을 격열로 배열(배치)한 실시예 1(AB), 실시예 5(AF)에서는, 집진효율은, 방전 전류가 작은 범위에서도, 비교예 1(AA), 비교예 2(BB)에 비교하여 향상된다. 특히, 실시예 1(AB)에서는, 방전 전류가 150μA이어도, 98.88%의 집진효율이 얻어진다.
또한, 실시예 1(AB)과 비교예 2(BB)로부터, 실시예 1(AB)에 사용한 개구부(130)(관통 구멍131)를 풍하측에 설치한 대향 전극(120B)을 전열로 배열(배치)해도, 방전 전류가 300μA 이하의 작은 범위에 있어서, 집진효율의 큰 향상은 예상할 수 없다는 것을 알 수 있다. 그리고, 모두 격열로 배열(배치)한 실시예 1(AB)과 실시예 5(AF)로부터, 개구부(130)(관통 구멍131)를 풍하측에 설치한 대향 전극(120B)을 사용한 실시예 1(AB) 쪽이, 개구부(130)(관통 구멍131)를 전체면에 설치한 실시예 5(AF)보다, 방전 전류가 150μA로 작아도, 집진효율이 향상되는 것을 알 수 있다.
즉, 대전부(10)에 개구부(130)(관통 구멍131)를 풍하측에 설치한 대향 전극(120B)과 개구부(130)를 갖지 않는 대향 전극(120A)을 격열로 배열(배치)함으로써, 방전 전류가 작은 범위(150μA)에 있어서의 집진효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 이것은, 방전 전류가 작은 범위(150μA)에 있어서, 부유 미립자에 대한 대전(하전) 효율이 향상된 것에 의한 것이라고 생각된다.
또한, 도 6B에 나타내는 집진효율과 오존 농도의 관계로부터 모두 격열로 배열(배치)한 실시예 1(AB)과 실시예 5(AF)는, 오존 농도를 낮은 상태로 유지하면서, 높은 집진효율이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이것은, 도 6A에 나타낸 집진효율의 방전 전류 의존성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1(AB) 및 실시예 5(AF)에서는, 낮은 방전 전류에 있어서 높은 집진효율이 얻어지기 때문이다. 반대로, 도 6A에 나타낸 집진효율의 방전 전류 의존성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1(AA) 및 비교예 2(BB)에서는, 높은 집진효율을 얻기 위하여 방전 전류를 높게 하는 것이 필요해지므로, 오존 농도가 증가해버리게 된다. 즉, 실시예 1(AB) 및 실시예 5(AF)에서는, 오존 농도를 4.0ppb 이하의 환경 기준치(50ppb)를 크게 하회하는 범위에 있어서, 95% 이상의 집진효율이 얻어진다.
도 7은, 개구부(130)를 구비하는 대향 전극이 격열로 배열(배치)된 실시예 1, 2, 3과 비교예 1에 대하여, 개구부 비율(비율)과 집진효율의 관계를 각각의 방전 전류마다 도시하는 도면이다. 횡축은 비율(%), 종축은 집진효율(%)이다. 방전 전류는, 150μA, 250μA, 450μA의 경우를 나타낸다.
비교예 1(AA)은 비율 0%이다. 실시예 1(AB)의 대향 전극(120B)은, 풍하측의 개구부(130)에 3mmφ의 관통 구멍(131)이 설치되고, 비율 13.8%이다. 실시예 2(AC)의 대향 전극(120C)은, 3mmφ의 관통 구멍(131)이 전체면에 설치되고, 비율 27.6%이다. 실시예 3(AD)의 대향 전극(120D)은, 풍하측에 절결부(132)가 설치되고, 비율 50%이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 개구부(130)를 갖는 대향 전극(120)이 격열로 배열(배치)되어 있는 실시예 1(AB), 실시예 2(AC), 실시예 3(AD)이 개구부(130)를 갖지 않는 비교예 1(AA)보다, 낮은 방전 전류(예를 들어 150μA)에 있어서, 집진효율이 높은 것을 알 수 있다. 이러한 점에서, 개구부 비율(비율)은, 10% 이상 또한 50% 이하로 하면, 낮은 방전 전류(예를 들어 150μA)에 있어서의 집진효율이 향상된다. 그러나, 비율 13.8%의 실시예 1(AB) 및 비율 50%의 실시예 3(AD)이, 비율 27.6%의 실시예 2(AC)보다, 낮은 방전 전류에 있어서의 집진효율이 높다는 점에서, 개구부 비율(비율)이 클수록 집진효율이 향상되는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 개구부(130)(관통 구멍(131) 또는 절결부(132))가 풍하측에 설치되어 있는 것이 좋다는 것을 알 수 있다. 또한, 개구부(130)는, 단위 면적당의 관통 구멍(131)의 비율을 개구도로 칭하는 것으로 하면, 개구도는, 풍상측에 비해, 풍하측에 있어서 높게 되어 있다는 것을 파악할 수 있다. 즉, 관통 구멍(131)은, 개구도가 풍상측으로부터 풍하측을 향하여 높아지도록 설치하면 좋다. 예를 들어, 관통 구멍(131)을 풍상측으로부터 풍하측을 향하여 직경(dB)이 커지도록, 정해진 간격으로 형성해도 좋고, 관통 구멍(131)의 밀도(수)가 풍상측으로부터 풍하측을 향하여 커지도록 해도 좋다.
또한, 절결부(132) 등에 의해 폭을 좁게 하여 개구부(130)를 설치하는 대향 전극(120D)과 같은 경우에는, 대향 전극(120D)의 풍상측의 단부와 대향 전극(120A)의 풍상측의 단부의 거리를, 대향 전극(120D)의 풍하측의 단부와 대향 전극(120A)의 풍하측의 단부의 거리보다 작아지도록 하면 좋다.
도 8은, 비교예 1 및 개구부(130)에 직경(dB)이 다른 관통 구멍(131)을 구비하는 대향 전극(120)이 격열로 배열(배치)된 실시예 1, 4, 5, 6에 대하여, 개구부 비율(비율)과 집진효율의 관계를 각각의 방전 전류마다 도시하는 도면이다. 횡축은 비율(%), 종축은 집진효율(%)이다. 방전 전류 150μA, 250μA, 450μA의 경우를 나타낸다.
비교예 1(AA)은, 관통 구멍(131)을 갖지 않으며, 비율 0%이다. 실시예 4(AE)의 대향 전극(120E)은, 직경(dB)이 0.25mm인 관통 구멍(131)이 전체면에 설치되고, 비율 10%이다. 실시예 1(AB)의 대향 전극(120B)은, 직경(dB)이 3mm인 관통 구멍(131)이 풍하측에 설치되고, 비율 13.8%이다. 비율 18%는, 도 4에 도시되어 있지 않으나, 직경(dB)이 0.5mm인 관통 구멍(131)이 전체면에 설치되어 있다. 실시예 5(AF)의 대향 전극(120F)은, 직경(dB)이 0.75mm인 관통 구멍(131)이 전체면에 설치되고, 비율 36%이다. 실시예 6(AD)의 대향 전극(120D)은, 직경(dB)이 1.5mm인 관통 구멍(131)이 전체면에 설치되고, 비율 50%이다. 그리고, 실시예 1(AB), 실시예 4(AE), 실시예 5(AF), 실시예 6(AD) 및 비율 18%의 경우에는, 격열의 배열(배치)이다.
높은 방전 전류(450μA)에서는, 대향 전극(120)에 설치하는 관통 구멍(131)의 직경(dB)에 의한, 집진효율의 큰 차가 보이지 않는다. 그러나, 낮은 방전 전류(150μA, 250μA)에서는, 관통 구멍(131)의 직경(dB)이 커짐에 따라, 집진효율이 향상되는 경향이 있다. 그러나, 3mmφ의 관통 구멍(131)을 풍하측에 설치한 실시예 1(AB)에 있어서의 집진효율이 가장 높게 되어 있다.
실시예 1(AB), 실시예 4(AE), 실시예 5(AF), 실시예 6(AD) 및 비율 18%의 경우에 있어서, 비교예 1(AA)보다 집진효율의 향상이 보인다. 이 결과 및 실시예 7의 결과로부터, 집진효율의 향상이 보이는 개구부(130)의 관통 구멍(131)의 직경(dB)은, 대향 전극(120)의 통풍 방향의 폭(WB)의 2.5% 이상 또한 60% 이하이다. 또한, 집진효율의 향상이 보이는 개구부 비율은, 10% 이상 또한 50% 이하이다.
따라서, 개구부(130)가 절결부(132)로 구성되어 있는 대향 전극(120D)의 경우라도, 절결부(132)의 깊이(dw)를, 대향 전극(120D)의 폭(WB)의 10% 이상 또한 50% 이하로 설정하면 좋다. 즉, 대향 전극(120D)의 대향 전극(120A)에 대한 전극 면적의 비율을, 50%를 초과하고 또한 90% 미만으로 하면 좋다.
지금까지, 개구부(130)를 풍하측에 설치한 대향 전극(120)을 격열로 배열(배치)했을 경우(실시예 1(AB), 실시예 3(AD), 실시예 7(AH)) 및 개구부(130)를 전체면에 설치한 대향 전극(120)을 격열로 배열(배치)했을 경우(실시예 2(AC), 실시예 4(AE), 실시예 5(AF), 실시예 6(AG))를 설명하였다.
이어서, 개구부(130)를 풍상측에 설치한 대향 전극(120)을 격열로 배열(배치)했을 경우를 설명한다.
도 9는, 비교예 1 및 비교예 4, 5의 대전부(10)에 있어서의 대향 전극(120)과, 각각의 대전부(10)를 구비하는 집진 장치(1)의 각각의 방전 전류에서의 집진효율 및 오존 농도를 나타내는 표이다. 비교예 1은, 전술한 바와 같이, 대향 전극(120)이 AA의 전열의 배열이다. 한편, 비교예 4, 5는, 비교예 4가 AB′의 격열, 비교예 5가 AD′의 격열의 배열로 되어 있다. 방전 전류는, 150μA, 250μA, 450μA이다.
이하에서는, 비교예 4, 5에 있어서의 대향 전극(120B′, 120D′)을 설명한다.
도 10A 및 도 10B는, 비교예 4, 5에 있어서의 대향 전극(120B′, 120D′)을 설명하는 측면도이다. 도 10A는, 비교예 4에 있어서의 대향 전극(120B′), 도 10B는, 비교예 5에 있어서의 대향 전극(120D′)을 나타낸다.
도 10A에 나타내는 대향 전극(120B′)은, 직경 3mm(3mmφ)의 관통 구멍(131)이, 풍상측에 있어서 Y 방향으로 일렬로 설치되어 있다. 즉, 대향 전극(120B′)은, 도 2D에 나타낸 대향 전극(120B)의 풍상측과 풍하측을 교체한 구조이다. 이 경우, 비율은, 13.8%이다.
도 10B에 나타내는 대향 전극(120D′)은, 개구부(130)가 풍상측에 설치된 절결부(132′)에 의해 구성되어 있다. 즉, 대향 전극(120D′)은, 도 5B에 나타낸 대향 전극(120D)의 풍상측과 풍하측을 뒤바꾼 구조이다. 이 경우, 비율은, 50%이다.
또한, 비교예 1(AA)의 개구부 비율은, 0%이다.
도 11은, 비교예 1(AA) 및 개구부를 상류에 구비하는 대향 전극이 격열로 배열(배치)된 비교예 4(AB′), 비교예 5(AD′)에 있어서의 개구부 비율(비율)과 집진효율의 관계를 각각의 방전 전류마다 도시하는 도면이다. 횡축은 비율(%), 종축은 집진효율(%)이다. 방전 전류는, 150μA, 250μA, 450μA이다.
도 11로부터, 비교예 4(AB′) 및 비교예 5(AD′)와 같이 풍상측에 개구부(130)(관통 구멍(131), 절결부(132))를 설치해도, 방전 전류에 따르지 않고, 개구부(130)를 구비하지 않은 비교예 1에 대하여 집진효율의 향상은 보이지 않는다. 이것은, 고압 전극(110)에 대향하는 부분에 대향 전극(120)이 없고, 전계가 인가되기 어렵기 때문이다.
즉, 풍하측에 개구부(130)를 설치하는 것이 좋다는 것을 알 수 있다. 그리고, 관통 구멍(131)으로 개구부(130)를 구성하는 경우에는, 관통 구멍(131)의 적어도 무게 중심은, 고압 전극(110)보다 풍하측에 있는 것이 좋다. 또한, 관통 구멍(131)의 무게 중심이란, 관통 구멍(131)이 구멍이 아니라, 판 형상의 부재인 경우의 무게 중심을 말한다. 관통 구멍(131)의 평면 형상이 원이라면, 관통 구멍(131)의 무게 중심은, 관통 구멍(131)의 중심이 된다.
(이온 수의 측정)
낮은 방전 전류(150μA 등)에 있어서의 집진효율의 향상은, 낮은 방전 전류에 있어서의 이온의 발생 수(이온 수)가 증가한 것에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 집진효율의 향상은, 이온의 발생수가 많아짐으로써, 이온이 부착된 부유 미립자가 많아져, 집진효율이 향상된 것이라 생각된다.
이를 확인하기 위하여, 실시예 1(AB), 실시예 3(AD) 및 비교예 1(AA)에 있어서, 대전부(10)로부터 발생하는 이온의 발생 수(이온 수)를 계측하였다. 또한, 실시예 1(AB), 실시예 3(AD)은, 풍하측에 개구부(130)를 설치한 대향 전극(120)을 격열로 배열한 경우이다. 비교예 1(AA)은, 개구부(130)를 설치하지 않은 대향 전극(120)을 전열로 배열한 경우이다.
여기에서는, 집진 장치(1)에 있어서의 집진부(20)가 없는 상태에 있어서, 대전부(10)로부터 발생하는 이온 수를 계측하였다. 풍속 1m/초의 상태에서, 대전부(10)로부터 풍하측 30cm의 위치에 설치한 이온 카운터에 의해, 대전부(10)에 있어서 발생하는 이온 수를 계측하였다.
도 12는, 실시예 1(AB), 실시예 3(AD) 및 비교예 1(AA)에 있어서, 계측된 이온 수와 대전부(10)에 있어서의 방전 전류의 관계를 도시하는 도면이다. 횡축은, 방전 전류(μA), 종축은, 이온 수 (Х1000개/cm3)이다. 또한, 종축의 이온 수는, 방전 전류 150μA, 250μA, 350μA, 450μA에 있어서, 10초마다의 샘플링을 10분간 행한 계측값의 평균값이다.
도 12로부터, 실시예 1(AB) 및 실시예 3(AD)은, 비교예 1(AA)에 비해, 어느 방전 전류에 대해서도, 이온 수가 많다. 특히, 낮은 방전 전류(150μA, 250μA)에 있어서, 이온 수의 차가 크다.
이로부터, 풍하측에 개구부(130)를 설치한 대향 전극(120)을 격열로 배열함으로써, 이온 수가 증가하는 것을 알 수 있다.
이온은 고압 전극(110)의 극히 근방의 방전 공간에서 발생한다. 그리고, 이온은, 통풍에 따라 하류로 이동한다. 이때, 이온이 부유 미립자에 부착되어, 부유 미립자가 대전(하전)된다. 따라서, 이온 수가 많을수록, 대전된 부유 미립자의 수도 증가한다. 대전된 부유 미립자의 수가 증가함으로써, 집진효율이 향상된다.
여기서, 실시예 1(AB), 실시예 3(AD) 및 비교예 1(AA)에 있어서, 고압 전극(110)은, 동일한 구성이다. 즉, 고압 전극(110)은, 직경 90μm의 텅스텐 선이다. 그리고, 실시예 1(AA) 및 실시예 3(AD)은, 풍하측에 개구부(130)를 갖고 있다. 즉, 고압 전극(110) 근방은, 대향 전극(120)의 개구부(130)가 아닌 부분이 대향하고 있다. 그리고, 고압 전극(110)과 대향 전극(120) 사이의 거리(DG)도 같은, 10mm이다. 이로부터, 실시예 1(AB), 실시예 3(AD) 및 비교예 1(AA)에 있어서, 고압 전극(110)의 극히 근방에서 발생하는 방전의 방전 체적에는, 차이가 없다고 생각된다. 즉, 발생하는 이온 수에는, 차이가 없다고 생각된다.
그러나, 도 12에 도시한 바와 같이, 실시예 1(AB), 실시예 3(AD) 및 비교예 1(AA)에 있어서, 풍하측에서 계측한 이온 수가 다르게 되어 있다. 이로부터, 고압 전극(110)에 있어서 발생한 이온이, 집진부(20)에 도달할 때까지, 소실되는 것이 있다고 생각된다. 즉, 이온은, 대향 전극(120)에 정전적으로 끌어당겨져서 부착되거나 충돌하거나 하여, 전하가 상실되는(중화되는) 것이 있다고 생각된다.
그리고, 풍하측에 개구부(130)를 설치한 실시예 1(AB) 및 실시예 3(AD)에 있어서, 풍하측에서 계측한 이온 수가 많다. 이로부터, 대향 전극(120)의 풍하측에 형성된 개구부(130)에 의해, 이온이 대향 전극(120)에 부착 또는 충돌하는 확률이 감소하는 것으로 생각된다.
또한, 개구부(130)는, 도 4의 실시예 2(AC), 실시예 4(AE), 실시예 5(AF), 실시예 6(AG)에 도시한 바와 같이, 개구부(130)가 전체면에 설치된 대향 전극(120)을 사용해도 격열로 배열된 경우, 비교예 1에 비해 집진효율이 향상되어 있다.
그러나, 비교예 2(BB), 비교예 3(CC)과 같이, 개구부(130)가 설치된 대향 전극(120)을 사용해도, 전열로 배열한 경우에는 집진효율의 향상이 보이지 않고 있다. 이러한 점에서, 개구부(130)가 설치된 대향 전극(120)과 개구부(130)가 설치되어 있지 않은 대향 전극(120)을 격열로 배열한 것에 의해, 이온이 소실되기(중화되기) 어려워지게 되어 있다. 즉, 인접하는 대향 전극(120) 사이에 발생하는 전계가, 이온의 소실(중화)을 억제하고 있는 것으로 생각된다.
또한, 대전부(10)에 이온이 존재하는 시간(체류 시간)이 길수록, 부유 미립자를 대전(하전)시킬 확률이 높아진다. 이로 인해, 고압 전극(110)을 대향 전극(120)의 중심을 포함하는 풍상측에 배치하는 것이 좋다. 반대로, 고압 전극(110)을, 대향 전극(120)의 풍상측의 단부보다 풍상측으로 어긋나게 하면, 고압 전극(110) 근방의 전계 강도가 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 개구부(130)를 구비하는 대향 전극(120)을 사용한 경우에 이온 수가 증가하는 요인으로서, 기류의 흐트러짐(난류)이 발생하고, 이온의 체류 시간이 늘어난 것 때문으로도 생각되었다. 그러나, 시뮬레이션 등에 의하면, 1m/초의 기류의 흐름에서는, 기류의 흐트러짐은 인정되지 않았다.
특히, 낮은 방전 전류에서는 이온의 발생 수가 적다. 그러나, 발생 수가 적은 이온의 소실(중화)을 억제함으로써, 부유 미립자의 대전(하전) 효율이 향상되고, 낮은 방전 전류에 있어서도 집진효율을 높게 할 수 있다. 그리고, 방전 전류를 낮게 함으로써, 오존 농도를 낮게 억제할 수 있다. 즉, 높은 집진효율과 오존 농도의 억제를 양립시킬 수 있다.
[제2 실시 형태]
제1 실시 형태에서는, 대향 전극(120)의 구성에 의해, 고압 전극(110) 주변의 방전 공간에 있어서 발생한 이온의 소실(중화)을 억제하여, 낮은 방전 전류에 있어서의 집진효율의 향상을 도모하였다.
제2 실시 형태에서는, 고압 전극(110)의 구성에 의해, 오존의 발생이 적은, 낮은 방전 전류에 있어서의 집진효율의 향상을 도모한다.
도 13은, 제2 실시 형태가 적용되는 집진 장치(2)의 일례를 나타내는 도면이다.
제2 실시 형태가 적용되는 집진 장치(2)는, 대전부(10), 집진부(20), 팬(30) 및, 이들을 수납하는 하우징(40)을 구비한다. 또한, 대전부(10)를 제외하고, 집진 장치(2)는, 제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1)와 동일하므로, 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 제2 실시 형태가 적용되는 집진 장치(2)가 구비하는 대전부(10)는, 대전 장치의 다른 일례이다.
(대전부10)
대전부(10)는, 복수의 고압 전극(111)과, 복수의 고압 전극(110)의 각각에 대향하도록 설치된 복수의 대향 전극(120)을 구비한다.
고압 전극(111)은, 도전성을 갖는 선(와이어) 형상의 부재(선 형상 부재)로 구성되어 있다. 또한, 고압 전극(111)은, 직사각형의 코너부가 호 형상으로 된 단면 형상을 갖고 있다. 여기에서는, 이 단면 형상을, 타원형(장원 형상) (Oval 또는 Racing track shape)으로 표기한다.
대향 전극(120)은, 도전성을 갖는 판 형상의 부재(판 형상 부재)로 구성되어 있다. 그리고, 대향 전극(120)은, 판 형상 부재의 평면이 통풍 방향을 따르는 방향으로 설치되어 있다. 또한, 형상이 같은(전극 면적이 같은) 대향 전극(120)이, 전열로 배열(배치)되어 있다. 도 13에서는, 대향 전극(120)은, 도 2C에 나타낸 대향 전극(120A)이다. 대향 전극(120A)은, 개구부(130)를 구비하지 않는다.
(실시예 8)
도 14A 내지 도 14C는, 실시예 8의 대전부(10)를 상세히 설명하는 도면이다. 도 14A는, 대전부(10)의 사시도, 도 14B는, 대전부(10)의 단면도(Y 방향 단면도), 도 14C는, 고압 전극(111)의 단면도이다.
도 14C에 도시한 바와 같이, 고압 전극(111)의 타원 형상의 단면은, 사각형의 코너부가 곡률 반경(rw)의 호 형상으로 되어 있다. 또한, 사각형의 길이 방향을 긴 변의 길이(WW), 짧은 방향을 짧은 변의 길이(TW)로 한다.
그리고, 도 14A 및 도 14B에 도시한 바와 같이, 고압 전극(111)은, 사각형의 길이 방향이 대향 전극(120A)의 표면에 평행한 방향으로 배치되어 있다. 또한, 고압 전극(111)의 사각형 길이 방향은, 대향 전극(120A)의 표면에 대하여 비스듬하게 되어 있어도 좋고, 직교하고 있어도 좋다.
코로나 방전은, 전계가 높은 부분에서 발생한다. 이 부분의 체적을 방전 체적이라 표기한다. 그러면, 단면이 원인 선 형상 고압 전극(110)(도 2B 참조)에서는, 직경이 작을수록, 고압 전극(110) 둘레의 전계가 높아지고, 방전 체적이 작아진다. 전계가 높기 때문에, 발생하는 이온 수가 많아지지만, 방전 체적이 작기 때문에 오존의 발생은 억제된다.
그러나, 고압 전극(110)의 직경(dB)을 작게 하는, 즉 가늘게 하면, 취급이 어려워진다. 예를 들어, 텅스텐(W)으로 구성한 고압 전극(110)은, 정해진 부분에의 장착이 어렵다. 구부러지면 그대로의 상태가 되어, 방전 특성이 불균일해진다. 또한, 꺾이기 쉽다.
단면이 타원 형상인 고압 전극(111)은, 도 14C에 도시한 바와 같이, 단면의 곡률 반경(rw)이 작은 영역(α)에서 코로나 방전이 발생한다. 그리고, 직사각형의 길이 방향 중앙부인 영역(β)에서는, 코로나 방전이 발생하기 어렵다. 따라서, 단면의 코너부 곡률 반경(rw)을 작게 함으로써, 방전 체적이 작아져, 발생하는 이온 수를 많게 하면서, 오존 발생을 억제할 수 있다.
실시예 8의 대전부(10)에 있어서의 고압 전극(111)은, 단면의 코너부의 곡률 반경(rw)이 짧은 변의 길이(TW)의 1/2이다. 고압 전극(111)은, 긴 변의 길이(WW)가 150μm, 짧은 변의 길이(TW)가 50μm이다. 이에 의해, 직경의 단면이 원형인 고압 전극(110)을 직경으로 2분할하고, 사이를 벌린 것과 같아진다. 즉, 제1 실시 형태에서 설명한 직경 90μm의 고압 전극(110)을, 직경 50μm로 한 것과 같다. 이러한 단면 형상이라면, 구부러지거나 꺾이거나 하기 어렵고, 취급이 용이하다.
도 15는, 실시예 8, 비교예 1 및 다른 실시예, 비교예의 대전부(10)에 있어서의 고압 전극(110, 111) 및 대향 전극(120)과, 각각의 대전부(10)를 구비하는 집진 장치(1)에 있어서의 각각의 방전 전류에서의 집진효율 및 오존 농도를 나타내는 표이다.
비교예 1은, 제1 실시 형태에서 설명하였다. 다른 실시예 9, 비교예 6, 7은 후술한다. 방전 전류는, 150μA, 250μA, 450μA이다.
도 16A 내지 도 16C는, 실시예 9, 비교예 6, 7의 대전부(10)를 설명하는 도면이다. 도 16A는, 실시예 9, 도 16B는, 비교예 6, 도 16C는, 비교예 7을 나타낸다.
실시예 9는, 실시예 8에서 나타낸 타원 형상의 고압 전극(111)과, 제1 실시 형태의 실시예 1에서 나타낸 격열로 배열한 대향 전극(120A, 120B)을 조합한 것이다.
비교예 6은, 실시예 8의 고압 전극(111) 대신에 단면이 정사각 형상의 고압 전극(112)을 사용한다. 단면이 정사각 형상의 고압 전극(112)은, 스테인리스강(SUS)으로 구성되고, 1변이 70μm이다. 비교예 7은, 실시예 8의 고압 전극(111) 대신에 단면이 직사각 형상의 고압 전극(113)을 사용한다. 단면이 직사각 형상의 고압 전극(113)은, 스테인리스강(SUS)으로 구성되고, 길이 방향의 길이가 150μm, 짧은 방향의 길이가 50μm이다. 그리고, 고압 전극(113)은, 길이 방향이 대향 전극(120A)의 표면에 평행하게 배치되어 있다. 또한, 비교예 6, 7에서는, 개구부(130)를 구비하지 않은 대향 전극(120A)을 전열로 배열하고 있다.
도 17A 및 도 17B는, 실시예 8(AA), 실시예 9(AB) 및 비교예 1(AA)에 있어서의 집진효율의 방전 전류 의존성 및 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 17A는, 집진효율의 방전 전류 의존성, 도 17B는, 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타낸다. 도 17A는, 횡축이 방전 전류(μA), 종축이 집진효율(%)이다. 도 17B는, 횡축이 오존 농도(ppb), 종축이 집진효율(%)이다.
도 17A에 있어서, 비교예 1(AA)에서는, 집진효율은, 방전 전류와 함께 커진다. 그러나, 방전 전류가 450μA가 되지 않으면, 집진효율이 99%에 도달하지 않는다.
한편, 장원 형상의 고압 전극(111)을 사용한 실시예 8(AA)에서는, 집진효율은, 방전 전류가 낮은 범위 (150μA, 250μA)에 있어서도, 비교예 1(AA)에 비교하여 향상되어 있다. 즉, 타원 형상의 고압 전극(111)에 의해, 이온의 발생량이 증대하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 장원 형상의 고압 전극(111)을 사용하는 동시에, 격열로 배열한 대향 전극(120A, 120B)을 사용한 실시예 9(AB)에서는, 방전 전류가 낮은 범위에 있어서, 더욱 집진효율이 향상되어 있다.
그리고, 도 17B에 나타내는 집진효율과 오존 농도의 관계로부터, 낮은 방전 전류로 높은 집진효율을 얻을 수 있는 실시예 8(AA) 및 실시예 9(AB)에 있어서, 높은 집진효율을 유지하면서, 오존 농도를 낮게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 18A 및 도 18B는, 실시예 8(AA), 비교예 1(AA), 비교예 6(AA) 및 비교예 7(AA)에 있어서의 집진효율의 방전 전류 의존성 및 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 18A는, 집진효율의 방전 전류 의존성, 도 18B는, 집진효율과 오존 농도의 관계를 나타낸다. 종축, 횡축은, 도 17A 및 도 17B와 같다.
도 18A에 있어서, 단면이 정사각 형상의 고압 전극(112)을 사용한 비교예 6(AA) 및 단면이 직사각 형상의 고압 전극(113)을 사용한 비교예 7(AA)은, 방전 전류가 낮은 범위 (150μA, 250μA)에 있어서, 비교예 1(AA)보다, 집진효율이 낮다. 또한, 도 18B에 나타내는 집진효율과 오존 농도의 관계에 있어서도, 비교예 6(AA), 비교예 7(AA)에서는 높은 집진효율을 얻고자 하면, 오존 농도가 높아져버리는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 고압 전극(111)의 타원 형상의 코너부는, 호 형상인 것이 바람직하고, 90°가 아닌 것이 좋다. 즉, 고압 전극(111)의 타원 형상의 코너부는, 곡률 반경(rw)이 짧은 변의 길이(TW)의 5% 이상 또한 50%(1/2) 이하인 호 형상인 것이 좋다. 예를 들어, 짧은 변의 길이(TW)는, 50μm 내지 100μm, 긴 변의 길이(WW)는, 0.6mm 내지 1.0mm이다. 그리고, 긴 변의 길이(WW)는, 짧은 변의 길이(TW)에 대하여 1을 초과하고 또한 4 이하가 좋다. 짧은 변의 길이(TW)를 작게 (얇게) 할 수 있으면, 단면이 원 형상인 가는 고압 전극(110)을 사용한 것과 동일해지게 된다. 또한, 긴 변의 길이(WW)가, 짧은 변의 길이(TW)에 대하여 4를 초과하면, 선 형상 부재로서 가공하기 어렵다.
또한, 고압 전극(111)은, 제1 실시 형태에서 설명한 고압 전극(110)과 동일한 재료로 구성되면 좋다.
그리고, 도 17B에 나타내는 집진효율과 오존 농도의 관계로부터, 낮은 방전 전류로 높은 집진효율을 얻을 수 있는 실시예 8(AA) 및 실시예 9(AB)에 있어서, 높은 집진효율을 유지하면서, 오존 농도를 낮게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
[제3 실시 형태]
제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1) 및 제2 실시 형태가 적용되는 집진 장치(2)에서는, 고압 전극(210)과 대향 전극(220)을 사용한 정전기를 이용한 집진부(20)를 구비하고 있었다.
제3 실시 형태가 적용되는 집진 장치(3)에서는, 집진 필터를 사용한다.
도 19는, 제3 실시 형태가 적용되는 집진 장치(3)의 일례를 나타내는 도면이다.
제3 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1)는, 대전부(10), 집진 필터(50), 탈취 필터(60), 팬(30) 및, 이들을 수납하는 하우징(40)을 구비한다. 도 1에 도시한 제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1)의 집진부(20)가, 집진 필터(50)로 치환되어 있다. 또한, 탈취 필터(60)는, 대전부(10)의 전방면(상류측) 또는 배면(하류측), 집진 필터(50)의 배면(하류측)에 적절히 구비해도 좋다.
그리고, 대전부(10)는, 제1 실시 형태가 적용되는 집진 장치(1), 제2 실시 형태가 적용되는 집진 장치(2)에 있어서, 실시예로서 나타낸 대전부(10)와 동일해도 좋다.
집진 필터(50)는, 섬유 필터이며, 일렉트릿 가공되어 있음으로써, 대전부(10)에서 대전(하전)시킨 부유 미립자가 흡착되기 쉽다. 또한, 집진 필터(50)는, 절곡 가공(플리츠 가공)에 의해, 표면적을 크게 해도 좋다.
실시예 1 내지 실시예 9에서 나타낸 수치는 일례이며, 이들에 한정되지 않는 것은 물론이다.
기타, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한에 있어서 다양한 조합이나 변형을 행해도 좋다.
1, 2, 3: 집진 장치
10: 대전부
20: 집진부
30: 팬
40: 하우징
50: 집진 필터
60: 탈취 필터
110, 111, 112, 113, 210: 고압 전극
120, 120A 내지 120G, 120B′, 120D′', 220: 대향 전극
130: 개구부
131: 관통 구멍
132: 절결부

Claims (20)

  1. 각각의 표면이 통풍 방향을 따르도록, 상기 통풍 방향과 교차하는 방향으로 배열된 판 형상의 복수의 대향 전극; 및
    상기 복수의 대향 전극 사이에 각각 설치된 선 형상의 복수의 고압전극;을 포함하고,
    상기 복수의 대향 전극은, 제1 전극 면적을 갖는 제1 대향 전극과, 상기 제1 전극 면적보다 작은 제2 전극 면적을 갖는 제2 대향 전극을 포함하고,
    상기 제1 대향 전극과 상기 제2 대향 전극은 교대로 배열되는 대전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 대향 전극은 관통 구멍을 포함하는 대전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 대향 전극은 개구도가 풍상측에 비해 풍하측이 높게 구성된 대전 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 대향 전극은 상기 관통 구멍의 무게 중심이 상기 고압 전극보다 풍하측에 있도록 구성된 대전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 대향 전극은 상기 제1 대향 전극보다 상기 통풍 방향의 폭이 좁은 판 형상으로 구성된 대전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 대향 전극은, 풍상측의 단부와 상기 제1 대향 전극의 풍상측의 단부와의 거리가, 풍하측의 단부와 상기 제1 대향 전극의 풍하측과의 거리보다 가깝게 배치되어 있는 대전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 면적에 대한 상기 제2 전극 면적의 비율은 50%를 초과하고 90% 미만인 대전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 대향 전극은, 상기 관통 구멍의 평면 형상이 원일 경우, 직경이 상기 제2 대향 전극의 상기 통풍 방향에 있어서의 폭의 2.5% 이상이고 60% 이하인 대전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고압 전극은 상기 제1 대향 전극의 상기 통풍 방향의 중심 또는 풍상측에 배치되는 대전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고압 전극은, 원형의 단면을 갖고, 직경이 20μm 이상이고 300μm 이하인 대전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고압 전극은, 직사각형의 코너부가 호 형상으로 된 단면을 포함하는 대전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고압 전극은 상기 코너부의 호 형상의 곡률 반경이, 단면의 짧은 변의 길이의 5% 이상이고 50% 이하인 대전 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 고압 전극은, 단면의 짧은 변의 길이가 50μm 이상이고 100μm이하인 대전 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 고압 전극은, 단면의 짧은 변의 길이에 대한 긴 변의 길이의 비가 1을 초과하고 4 이하인 대전 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 고압 전극은, 텅스텐, 구리, 니켈, 스테인리스, 아연, 철 중 어느 하나의 금속, 상기 금속을 주성분으로 하는 산화물 혹은 합금, 상기 금속 혹은 상기 금속을 주성분으로 하는 산화물에 은, 금 및 백금 중 어느 하나의 귀금속을 표면에 도금한 것 중 어느 하나를 포함하는 대전 장치.
  16. 각각의 표면이 통풍 방향을 따르도록, 상기 통풍 방향과 교차하는 방향으로 배열된 판 형상의 복수의 대향 전극; 및
    상기 복수의 대향 전극 사이에 각각 설치된 선 형상의 복수의 고압 전극;을 포함하고,
    상기 고압 전극은, 직사각형의 코너부가 호 형상으로 된 단면을 포함하는 대전 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 고압 전극은 상기 코너부의 호 형상의 곡률 반경이, 단면의 짧은 변의 길이의 5% 이상 또한 50% 이하인 대전 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 대전 장치를 포함하는 대전부; 및
    상기 대전부의 풍하측에 배치되고, 상기 대전부를 통과한 기류에 부유하는 대전된 부유 미립자를 집진하는 집진부 또는 집진 필터를 포함하는 집진 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 집진부는, 교대로 적층된, 표면이 절연성 재료의 막으로 피복된 판 형상의 고압 전극과, 도전성을 갖는 판 형상의 대향 전극을 포함하는 집진 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 집진 필터는 일렉트릿 가공된 집진 장치.
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