KR20200013706A - 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극 - Google Patents

디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극 Download PDF

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무네가츠 후루겐
다다시 마키노
가즈노리 다키카와
준이치 이치카와
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우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 방전 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을 각 관상 포집 모듈의 상류 측과 하류 측에서 변화시킴으로써, PM에 대한 초기 대전, PM의 박리, 박리 후의 대전, 박리 대전의 반복 등이 용이하게 이루어져, PM의 포집을 확실하게 실시함과 더불어, 전극에 대한 인가 전압을 확보하면서 소비전력을 저감할 수 있는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극의 제공.
[해결수단] 메인 포집관 내에 전기 집진부로 이루어지는 관상 포집 모듈을 관축 방향으로 복수 배치한 다단형 집진벽 구조의 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 각 관상 포집 모듈의 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을 각 포집 모듈의 상류 측에서는 넓게, 하류 측에서는 좁게 배치하여, 각 포집 모듈의 상류 측은 약 평균 전계 전극부로 하고, 동 하류 측은 강 평균 전계 전극부로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극
본 발명은, 선박용, 발전용, 일반산업용 엔진 등의 디젤엔진에 있어서의 코로나 방전을 이용한 배기가스의 전기식 처리 기술에 관한 것으로, 특히 중유를 연료로서 사용하는, 높은 온도의 배기가스를 배출하는 디젤엔진의 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극에 관한 것이다.
각종 선박이나 발전기 및 대형 건설기계, 나아가서는 각종 자동차 등의 동력원으로서 디젤엔진이 광범위하게 채용되고 있지만, 이 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 PM은, 주지된 바와 같이 대기 오염을 초래할 뿐만 아니라, 인체에 매우 유해한 물질이기 때문에, 그 배기가스의 정화는 매우 중요하다. 이 때문에, 디젤엔진의 연소 방식의 개선이나 각종 배기가스 필터의 채용, 코로나 방전을 이용하여 전기적으로 처리하는 방법 등, 이미 수많은 제안이 이루어져, 그 일부는 실제 사용에 제공되고 있다.
코로나 방전을 이용하여, 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 PM을 전기적으로 처리하는 기술로서는, 예컨대 특허문헌 1, 2에 기재된 장치가 본 출원인에 의해 제안되어 있다.
특허문헌 1에 기재되어 있는, 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 디젤엔진 배기가스 처리 장치는, 도 14에 그 구성예를 도시하는 것과 같이 크게 나눠 PM 입자를 포집하기 위해서 설치하는 전기 집진부(101)와 싸이클론 방식의 분별 포집 수단(102)으로 구성되고, 전기 집진부(101)는, 관상 포집부(101-1)의 집진 전극을 구성하는, 단일 직경이며 소정 길이의 메인 포집관(101-1), 소직경 포집관(111-1A-1), 중직경 포집관(111-1B-1) 및 메인 포집관(101-1)과 공통의 대직경 포집관(111-1C-1)과, 배기가스 중에 포함되는 PM에 대전시키는 방전 전극(101-2)을 갖춘 소직경 포집부(111-1A), 중직경 포집부(111-1B), 대직경 포집부(111-1C)로 이루어지는 3단의 포집 모듈으로 이루어져 있다. 집진 전극을 구성하는 메인 포집관(101-1)에는, 상류 측의 단부에 배기가스 도입관부(101-1a)를 가지고, 하류 측의 단부의 축심 부근에 PM의 저농도 배기가스 도출관(103)과, 하류 측의 단부의 내주면 부근에 PM의 고농도 배기가스 도출부(101-1b)를 각각 연속하여 설치하고 있다.
또한, 상기 배기가스의 유동 방향에 있어서의 전기 집진부(101)의 하류 측과 상류 측 사이에 마련된 싸이클론 방식의 분별 포집 수단(102)은, 분별 수단으로서의 싸이클론 포집부(102-1)와, 이 싸이클론 포집부(102-1)로부터의 환류 배관(102-2)으로 구성되어 있다. 이 싸이클론 포집부(102-1)는, 전기 집진부(101)의 메인 포집관(101-1)의 하류 측의 내주면 부근에 마련한 고농도 배기가스 도출부(101-1b)에 연통관(105-1) 및 고농도 배기가스 배관(105-2)을 통해 접속된 1대의 접선식 싸이클론(102-1a)으로 구성되고, 또한 상기 접선식 싸이클론(102-1a)과 전기 집진부(101)의 메인 포집관(101-1)의 상류 측의 배기가스 도입관(101-1a) 사이에, 접선식 싸이클론(102-1a) 통과 후의 정화가스를 배기가스 도입관(101-1a) 안을 흐르는 배기가스에 합류시키기 위한 환류 배관(102-2) 및 연통관(105-3)을 배치하고 있다. 블로워(107)는, 상기 연통관(105-1)과 접선식 싸이클론(102-1a) 사이의 고농도 배기가스 배관(105-2)에 설치하며, 배기가스 흐름에 대하여 운동 에너지를 부여하여 승압·증속시켜 배기가스 도입관(101-1a)에 확실히 압송(壓送)·환류시키기 위해서 설치하고 있다. 상기 저농도 배기가스 도출관(103)에는, 접선식 싸이클론(102-1a)으로의 고농도 배기가스의 유입량 및 유입 속도와 저농도 배기가스의 방출량의 유량 조정을 행하기 위한 댐퍼(108)를 마련하고 있다.
상기 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 각 포집 모듈 내에 설치되는 각 전극의 형태로서는, 예컨대 상기 도 14에 도시하는 1 라인의 공통의 전극봉(101-2a)에 방사상으로 돌출 설치하는 전극침(101-2b)으로 구성된 방전 전극, 도 15(a)에 도시하는 1 라인의 공통의 전극봉(101-2a)에 돌출 설치하는 거의 이등변삼각형을 띠는 톱날형의 방전판(101-2c)으로 구성된 방전 전극, 도 15(b)에 도시하는 1 라인의 공통의 전극봉(101-2a)에 돌출 설치하는, 톱날형의 방전판부(산부)(101-2e)가 기판부(101-2f)와 일체로 마련된 톱날형 방전 전극판(101-2d)으로 구성된 방전 전극 등각종의 것이 있는데, 모두 전극[전극침(101-2b), 톱날형 방전 전극판(101-2d) 등]의 축 방향 간격이 일정하게 형성되어 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치는, 도 16에 그 구성예를 도시하는 것과 같이, 메인 포집관(201) 내에 배치하는 관상 포집 모듈을 관상 포집부의 상류 측에서부터 소직경 포집부(201-1), 중직경 포집부(201-2), 대직경 포집부(201-3)의 3단식으로 된 다단형 집진벽 구조의 디젤엔진 배기가스 처리 장치에 있어서, 소직경 포집부(201-1)를 제외한 중직경 포집부(201-2) 및 대직경 포집부(201-3)에, 각각 전술한 바와 같은 짧은 길이의 방전 전극침 혹은 낮은 높이의 톱날형 방전 전극판으로 구성된 방전 전극(201-2A-1, 201-3A-1)을 배치하여 구성하고, 중직경 포집부(201-2)의 중직경 포집관(201-2A) 내에 배치되는 방전 전극(201-2A-1)은, 메인 전극(전극봉)(202)의 외주에 둘레 방향 및 관축 방향으로 방사상으로 배치한 방전 전극침(201-2A-1c)을 갖는 방전 전극 지지통(201-2A-1d)으로 이루어지고, 상기 방전 전극 지지통(201-2A-1d)은, 복수의 스테이(201-2A-1e)를 통해 메인 전극(202)과 동심으로 배열하여 구성되고, 대직경 포집부(201-3)의 메인 포집관(201)과 공통의 대직경 포집관(201-3A) 내에 배치되는 방전 전극(201-3A-1)은, 상기 중직경 포집관(201-2A) 내에 배치된 방전 전극(201-2A-1)의 방전 전극 지지통(201-2A-1d)과 마찬가지로, 메인 전극(전극봉)(202)의 외주에 둘레 방향 및 관축 방향으로 방사상으로 배치한 방전 전극침(201-3A-1c)을 갖는 방전 전극 지지통(201-3A-1d)으로 이루어지고, 이 방전 전극 지지통(201-3A-1d)도 복수의 스테이(201-3A-1e)를 통해 메인 전극(202)과 동심으로 배열하여 구성되어 있다. 또한, 소직경 포집부(201-1)의 소직경 포집관(201-1A) 내에 배치되는 방전 전극(201-1A-1)은, 메인 전극(202)의 외주에 방사상으로 배치한 짧은 길이의 방전 전극침(201-1A-1c)이 설치되어 구성되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 디젤엔진 배기가스 정화 장치(다단식)에 있어서의 상기 방전 전극(101-2, 201-1A-1, 201-2A-1, 201-3A-1), 전극봉(101-2a)에 직접 돌출 설치하는 톱날형의 방전판(101-2c) 혹은 톱날형의 방전판부(산부)(101-2e)가 기판부(101-2f)와 일체로 마련된 톱날형 방전 전극판(101-2d)에는, 이하에 기재하는 문제점이 있다. 즉, 예컨대 도 14에 도시하는 방전 전극침의 경우, 1 라인의 공통의 전극봉(101-2a)에 방사상으로 돌출 설치하는 전극침(101-2b)으로 구성된 방전 전극, 도 15(a)에 도시하는 1 라인의 공통의 메인 전극(전극봉)(101-2a)에 돌출 설치하는 거의 이등변삼각형을 띠는 톱날형의 방전판(101-2c)으로 구성된 방전 전극, 도 15(b)에 도시하는 1 라인의 공통의 메인 전극(전극봉)(101-2a)에 돌출 설치하는, 톱날형의 방전판부(산부)(101-2e)가 기판부(101-2f)와 일체로 마련된 톱날형 방전 전극판(101-2d)으로 구성된 방전 전극은, 각각 배기가스의 유동 방향에 대하여 배치되는 간격이 일정(등간격)하므로, 각 포집 모듈의 방전 전극 선단의 전계는 배기가스의 유동 방향에 대하여 거의 일정하고, PM의 포집 상황도 배기가스의 유동 방향에 대하여 거의 변화되는 일이 없지만, 포집률을 유지하기 위한 높은 인가 전압을 확보하기 위해서는 대전류를 필요로 하여 전력소비가 현저하다. 또한, 도 14,도 15(a) 및 도 15(b)에 도시하는 메인 전극의 외주에 배열된 원통형의 방전 전극지지통(201-2A-1d, 201-3A-1d)의 외주에 방전 전극침(201-2A-1c) 혹은 낮은 높이의 톱날형 방전 전극판(101-2d)을 소정의 밀도로 설정하여 방사상으로 배치하더라도, 각각의 배기가스의 유동 방향에 대하여 배치되는 간격은 전술한 바와 마찬가지로 일정하므로, 이 경우도 각 포집 모듈의 방전 전극침 혹은 낮은 높이의 톱날형 방전 전극판 선단의 전계는 배기가스의 유동 방향에 대하여 거의 일정하고, PM의 포집 상황도 배기가스의 유동 방향에 대하여 거의 변화되는 일이 없지만, 포집률을 유지하기 위한 높은 인가 전압을 확보하기 위해서는 대전류를 필요로 하여 전력 소비가 현저하다. 따라서, 양 기술 모두 각 포집 모듈의 전체 길이에 걸쳐 포집률을 유지하기 위한 높은 인가 전압을 확보하기 위해서는 대전류를 필요로 하여 전력 소비가 현저하다고 하는 문제가 있었다.
특허문헌 1 : 일본 특허출원 2014-238086호 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2017-952호
본 발명은, 이러한 종래의 디젤엔진 배기가스 정화 장치(다단식)의 방전 전극의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 상기 방전 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을 각 관상 포집 모듈의 상류 측과 하류 측에서 변화시킴으로써, PM에 대한 초기 대전, PM의 박리, 박리 후의 재대전, 재박리 후의 재재대전의 반복 등이 용이하게 이루어져 PM의 포집을 확실하게 함과 더불어, 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하고, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명자들은, PM의 포집을 확실하게 함과 더불어 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하며, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있는 선박용 디젤엔진의 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극을 알아내기 위한 예비 해석과 예비 실험을 행했다. 이 예비 해석과 예비 실험에서는, 선박용 디젤엔진의 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극의 형태의 차이에 따른 각종 방전 특성을 비교하여 소비전력의 경향을 조사했다. 이하에, 그 예비 해석과 예비 실험에 관해서 설명한다.
[I] 예비 해석
(1) 전극의 형태: 전체 길이 475 mm, 포집관(a)과의 갭(gap) 51 mm(일정).
(1) 전극 형태 1(도 1의 (a), (b)): 전극봉(c)의 전체 길이에 걸쳐 높이 87 mm의 거의 이등변삼각형을 띠는 방전판(b)을 돌출 설치한 톱날형 전극(25 mm 피치로 1열 당 20장, 방사상으로 12열 배치).
(2) 전극 형태 2(도 2의 (a), (b)): 전극통(d)의 전체 길이에 걸쳐 높이 23 mm의 거의 이등변삼각형을 띠는 방전판(e)을 돌출 설치한 톱날형 전극(25 mm 피치로 1열 당 20장, 방사상으로 12열 배치).
(3) 전극 형태 3(도 3의 (a), (b)): 전극통(d)의 상류 측에 길이 약 125 mm 에 걸쳐 높이 23 mm의 거의 이등변삼각형을 띠는 방전판(e)으로 이루어지는 톱날형 전극(25 mm 피치로 1열 당 5장)을, 동 하류 측에 길이 350 mm에 걸쳐 동일 높이(23 mm)의 평판형 방전판(f)으로 이루어지는 평판형 전극(방사상으로 12장 열 배치)을, 각각 돌출 설치한 방전 전극.
(2) 전계의 분포와 전계 강도의 경향(이론 해석):
(1) 전계의 분포와 전계 강도의 경향의 이미지(도 4에 도시함).
(2) 결과:
(a) 전극 형태 1보다 전극 형태 2 쪽이 포집벽면에서의 평균 전계는 강하게 된다.
(b) 전극 형태 3은 포집벽면에서의 평균 전계가 전극 형태 2보다 더욱 강하게 된다.
(c) 전극 형태 3은 평판형 부분의 존재에 의해 방전 전류를 억제할 수 있지만, 평판형 부분에서도 코로나 방전은 발생하여, PM의 재대전, 재박리, 재부착, 재재대전에 따른 점핑 현상은 발생한다.
(d) 전극 선단에서의 전계 강도…전극 형태 1>전극 형태 2>전극 형태 3
(e) 포집벽면에서의 평균 전계 강도…전극 형태 3>전극 형태 2>전극 형태 1
[II] 예비 실험
(1) 인가 전압과 방전 전류(상온, 대기압에서의 실험)
(1) 전극 형태의 차이에 따른, 코로나 방전 시작 및 스파크 발생 전압, 방전 전압 및 소요 전류(소비전력)의 경향을 조사한 결과를 도 5에 도시한다.
(2) 결과:
(a) 어느 전극 형태라도 인가 전압 10 kV 부근에서부터 코로나 방전이 시작된다.
(b) 어느 전극 형태라도 인가 전압 40 kV 부근에서 스파크가 발생했다.
(c) 전극 형태 1 및 전극 형태 2의 전류/전압의 특성은 거의 같은 경향을 보이고 있다.
(d) 또한, PM의 포집률이 높고 스파크 발생 위험성이 낮은 방전 전압은 37 kV 정도이다.
(e) 전극 형태 3은, 전극 형태 1 및 전극 형태 2와 비교하여 보다 적은 전류로 PM 포집에 유효한 높은 방전 전압을 확보할 수 있어, 소비전력이 적고 에너지 절약성이 우수하다.
본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극은, 상기 예비 해석 및 예비 실험의 결과에 기초하여 발견된 것으로, 그 요지는 메인 포집관 내에 관상 포집 모듈을 관축 방향으로 복수 배치한 다단형 집진벽 구조의 전기 집진부로 이루어지는 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 상기 각 관상 포집 모듈의 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을, 상기 각 관상 포집 모듈의 상류 측에서는 넓게, 하류 측에서는 좁게 배치하여, 각 관상 포집 모듈의 상류 측은 약(弱) 평균 전계 전극부로 하고, 동 하류 측은 강(强) 평균 전계 전극부로 하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극이다.
또한, 본 발명의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극은, 메인 포집관 내에 관상 포집 모듈을 관축 방향으로 복수 배치한 다단형 집진벽 구조의 전기 집진부로 이루어지는 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 상기 각 관상 포집 모듈의 상류 측에서 상기 방전 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을 넓게 배치하고, 상기 각 관상 포집 모듈의 하류 측에 평판형 방전 전극을 배치하여, 각 관상 포집 모듈의 상류 측은 약 평균 전계 전극부로 하고, 동 하류 측은 강 평균 전계 전극부로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
보다 구체적으로는, 중유를 사용하는 디젤엔진의 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질에 대전시키는 방전 전극 및 대전된 상기 입자상 물질을 포집하는 집진 전극을 구성하는 소정 길이의 관상 포집부를 가지며, 또한 상기 방전 전극은, 관상 포집부 내에 관축 방향으로 배치된 메인 전극 또는 이 메인 전극에 설치된 전극통에 배치되어 직경 방향 대직경으로 돌출하는 상기 방전 전극에 의해서 구성된 전기 집진 수단을 구비하고, 상기 방전 전극 및 상기 집진 전극인 단일 직경이며 소정 길이의 메인 포집관으로 이루어지는 관상 포집부에, 축 방향으로 짧은 치수이며 직경이 다른 관상 포집 모듈을 복수 단으로 배치한 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 상기 복수 단으로 배치한 상기 관상 포집 모듈의 적어도 하나의 관상 포집 모듈의 방전 전극은, 상기 메인 전극의 외주 표면에 둘레 방향으로 직접 또는 간접적으로 원하는 간격을 이격하여 직경 방향 대직경으로 관축 방향으로 배치된, 방전 전극침, 낮은 높이의 톱날형의 방전판, 낮은 높이의 톱날형의 방전판부[산부(山部)]를 갖는 톱날형 방전 전극판 혹은 낮은 높이의 환상 방전 전극의 어느 하나 혹은 이들의 조합이며, 상기 방전 전극의 직경 방향 외주 단부의 관축 방향의 배치 간격을 넓게 배치함으로써 상기 방전 전극 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 약한 약 평균 전계 전극부를 배기가스 흐름의 상류 측에 배치하고, 상기 방전 전극의 배치 간격을 좁게 배치함으로써 상기 방전 전극 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 강한 강 평균 전계 전극부를 배기가스의 유동 방향 하류 측에 배치하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극이다.
또한 본 발명은, 중유를 사용하는 디젤엔진의 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질에 대전시키는 방전 전극 및 대전된 상기 입자상 물질을 포집하는 집진 전극을 구성하는 소정 길이의 관상 포집부를 가지며, 또한 상기 방전 전극은, 관상 포집부 내에 관축 방향으로 배치된 메인 전극 또는 이 메인 전극에 설치된 전극통에 배치되어 직경 방향 대직경으로 돌출하는 상기 방전 전극에 의해서 구성된 전기 집진 수단을 구비하고, 상기 방전 전극 및 집진 전극으로 이루어지고 단일 직경이며 소정 길이의 메인 포집관으로 이루어지는 관상 포집부에, 축 방향으로 짧은 치수이며 직경이 다른 관상 포집 모듈을 복수 단으로 배치한 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 상기 복수 단으로 배치한 상기 관상 포집 모듈의 적어도 하나의 관상 포집 모듈의 방전 전극은, 상기 메인 전극의 외주 표면에 둘레 방향으로 직접 또는 간접적으로 원하는 간격을 이격하여 직경 방향 대직경으로 관축 방향으로 배치된, 방전 전극침, 낮은 높이의 톱날형의 방전판, 낮은 높이의 톱날형의 방전판부를 갖는 톱날형 방전 전극판 혹은 낮은 높이의 환상 방전 전극의 어느 하나 혹은 이들의 조합이며, 상기 방전 전극의 직경 방향 외주 단부의 관축 방향의 배치 간격을 넓게 배치함으로써 상기 방전 전극 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 약한 약 평균 전계 전극부를 배기가스 흐름의 상류 측에 배치하고, 상기 메인 전극의 외주 표면에 둘레 방향으로 직접 또는 간접적으로 직경 방향 대직경이며 관축 방향으로 배치된 평판형의 방전 전극이며 상기 방전 전극 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 강한 강 평균 전계 전극부를 배기가스의 유동 방향 하류 측에 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극이다.
더욱이, 본 발명의 상기 방전 전극은, 하나의 관상 포집 모듈부에 약 평균 전계 전극부와 강 평균 전계 전극부가 적어도 1조 배치되어 구성되어 있는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
또한, 상기 강 평균 전계 전극부는, 평판형 기초부에 짧은 길이의 방전 전극침 혹은 낮은 높이의 톱날으로 이루어지는 관축 방향의 배치 간격이 빽빽한 요철부를 갖는 방전판이 복수 조 배치되어 구성되어 있는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
더욱이, 상기 강 평균 전계 전극부는, 평판형 기초부의 직경 방향 선단의 단면 형상이 I자형인 평판형, 혹은 둘레 방향으로 지향하는 J자형의 만곡부 혹은 L자형의 굴곡부를 갖는 방전판을 복수 조 배치하여 구성되어 있는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
본 발명의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극에 의하면, 이하에 기재하는 우수한 효과를 발휘한다.
(1). 관상 포집 모듈 내의 배기가스의 상류 측에 있어서 각각의 방전 전극은 직경 방향 외주 단부의 관축 방향의 배치 간격을 넓게 배치하고, 상기 방전 전극 선단과 집진 전극 사이를 약 평균 전계 전극부로 함으로써, 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하여 PM 표면에 코로나 전자가 부착되어 대전한 PM은 큰 쿨롱력을 얻게 되어, 포집면에 대한 큰 부착력을 획득하여 확실하게 집진 전극의 포집면으로 이동하여 부착 퇴적할 수 있고, 포집면으로 이동하여 부착·퇴적된 PM은, 코로나 전자가 포집면으로 누설됨으로써 포집면에 대한 부착력(쿨롱력)을 잃어 박리되어, 배기가스에 의해서 하류 측으로 흐르게 되고, 또한 배기가스의 하류 측에 있어서는, 각 전극이 관축 방향으로 원하는 좁은 간격으로 밀집 배치되거나 또는 간격 없이 배치되어, 방전 전극 선단과 집진 전극 사이를 강 평균 전계 전극부로 함으로써, 상류 측의 약 평균 전계 전극부보다 약한 코로나 방전이며 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전으로도 포집면으로부터 그다지 떨어져 있지 않은 PM 혹은 퇴적에 의해 표면적이 커져 있는 PM에는 충분한 쿨롱력을 얻게 되어, 포집면에 대한 재부착력을 획득하여 확실하게 집진 전극의 포집면으로 이동하고 재부착되어 퇴적하고, 그 후 이 재박리·재부착·재퇴적을 반복하는 점핑 현상을 띠어 포집벽면 부근의 배기가스 흐름의 PM 농도의 농화(濃化)를 재촉함으로써 고농도 배출부로부터의 PM의 분류(分流)를 확실하게 하여 싸이클론 또는 충돌식 관성력 입자 분리식의 포집부에서 대직경화된 PM을 확실하게 포집한 후 제거하여 디젤엔진 배기가스 처리 장치로서 PM의 포집을 확실하게 할 수 있음과 더불어, 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하고, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 된다.
(2). 하나의 관상 포집 모듈부 내에 있어서의 방전 전극을, 상류 측의 약 평균 전계 전극부와 하류 측의 강 평균 전계 전극부를 하나의 조합으로 하여 전극의 축 방향(배기가스의 유동 방향)으로 복수 조 배치하면, 가령 1번째 조의 약 평균 전계 전극부와 강 평균 전계 전극부의 조합부를 통과한 PM이 배기가스의 와류화(渦流化) 등에 의해 포집면으로부터 박리된 후에 크게 떨어진 경우라도, 2번째 조 이후의 상류 측의 약 평균 전계 전극부와 하류 측의 강 평균 전계 전극부에 의해 확실하게 코로나 방전을 받아 대전하여 큰 쿨롱력을 얻어 포집면에 포집·퇴적을 반복하게 할 수 있게 되고, 그 후 점핑시키면서 농축시켜 PM을 확실하게 포집할 수 있음과 더불어, 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하고, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 된다.
(3). 약 평균 전계 전극부의 배기가스 유동 방향 최상류의 방전 전극에 낮은 높이의 환상 방전 전극을 배치하면, 이 환상 방전 전극의 선단과 포집벽면 사이의 전계가 증대되어 방전 전극 선단으로부터 일어나는 코로나 전자의 방출량이 증가하고, 더구나 둘레 방향으로 연속되어 있기 때문에, 둘레 방향의 데드 스폿도 감소하여 PM에 대한 쿨롱력이 강하게 되어 확실하게 포집벽면에 부착·포집·퇴적하여 최종적으로 PM의 확실한 포집이 도모됨과 더불어, 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 된다.
(4). 강 평균 전계 전극부는, 플래트(flat)한 평판형 기초부에 짧은 길이·짧은 치수의 방전 전극침 혹은 낮은 높이의 톱날형의 방전 전극침을 관축 방향의 배치 간격의 밀도가 높은 요철부의 단독 혹은 조합으로 일체 혹은 별체로 형성해 놓음으로써, 엔진 운전의 제반 조건의 변화에 쉽게 적합하게 되어, 포집면으로부터 박리된 PM에 대하여 확실하게 대전시켜 쿨롱력을 얻게 하여 포집면에 포집·퇴적을 반복하게 할 수 있게 되고, 그 후 점핑시키면서 농축시켜 PM을 확실하게 포집할 수 있음과 더불어, 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 된다.
(5). 강 평균 전계 전극부는, 평판형 기초부의 직경 방향 선단의 단면 형상을 I자형의 평탄으로 형성하면, 방전 전극의 제조가 용이하게 될 뿐만 아니라, PM을 확실하게 포집하면서 배기가스 흐름 저항이 적어져 에너지 손실이 감소함으로써 연료 소비량이 적어져 연비가 좋아진다. 또한, 강 평균 전계 전극부의 평판형 기초부의 직경 방향 선단의 단면 형상을 둘레 방향으로 지향하는 J자형의 만곡부 혹은 L자형의 굴곡부에 형성한 경우는, 강 평균 전계 전극부로의 기계 진동이나 열응력에 대한 변형 강성이 높아져, 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 내구성 확보에 유효하다.
도 1은 본 발명자들이 행한 예비 해석에 이용한 전극 형태 1의 이미지도로, (a)는 측면도, (b)는 단부면도이다.
도 2는 마찬가지로 예비 해석에 이용한 전극 형태 2의 이미지도로, (a)는 측면도, (b)는 단부면도이다.
도 3은 마찬가지로 예비 해석에 이용한 전극 형태 3의 이미지도로, (a)는 측면도, (b)는 단부면도이다.
도 4는 마찬가지로 예비 해석에서 얻은 전계의 분포와 전계 강도의 경향을 도시하는 이미지도이다.
도 5는 본 발명자들이 행한 예비 실험에서 얻은 인가 전압과 방전 전류의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극의 제1 실시예를 도시하는 주요부 개략 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극의 제2 실시예를 도시하는 주요부 개략 종단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극의 제3 실시예를 도시하는 주요부 개략 종단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극의 제4 실시예를 도시하는 주요부 개략 종단면도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 제4 실시예의 방전 전극에 있어서의 강 평균 전계 전극부의 단면 형상을 도시하는 개략도로, (a)는 I자형의 단면 형상, (b)은 L자형의 단면 형상, (c)는 J자형의 단면 형상을 각각 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에서 이용한 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 부의 치수를 도시하는 개략도이다.
도 12는 실시예의 종래예 1에서 이용한 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 부의 치수를 도시하는 개략도이다.
도 13은 실시예의 종래예 2에서 이용한 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 부의 치수를 도시하는 개략도이다.
도 14는 종래의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 전체 구성의 일례를 도시하는 개략 종단면도이다.
도 15(a)는 도 14에 도시하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 포집 모듈 내에 설치되는 각 전극의 형태의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 15(b)는 마찬가지로 도 14에 도시하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 포집 모듈 내에 설치되는 각 전극의 형태의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 16은 종래의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 전체 구성의 다른 예를 도시하는 개략 종단면도이다.
도 6에 도시하는 제1 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치는, 관상 포집 모듈을 다단식으로 하여 PM을 농축하고, 싸이클론(도시하지 않음)을 사용하여 PM을 포집하는 방식에 적용한 것으로, 여기서는 관상 포집 모듈을 관상 포집부(11-1)의 상류 측에서부터 소직경 포집부(11-1A), 중직경 포집부(11-1B), 대직경 포집부(11-1C)의 3단식의 디젤엔진 배기가스 처리 장치에 적용한 방전 전극을 예시한 것이며, 전기 집진부(1)는, 관상 포집부(11-1)의 집진 전극을 구성하는 단일 직경이며 소정 길이의 메인 포집관(1-1), 소직경 포집관(11-1A-1), 중직경 포집관(11-1B-1)과, 배기가스 중에 포함되는 PM에 대전시키는 방전 전극(11-1A-2, 11-1B-2, 11-1C-2)으로 이루어지고, 각 방전 전극은, 각각 배기가스의 상류 측에 약 평균 전계 전극부(포집 전극)(11-1A-2W, 11-1B-2W, 11-1C-2W)를, 하류 측에 강 평균 전계 전극부(포집 전극)(11-1A-2P, 11-1B-2P, 11-1C-2P)를 갖춘 3단의 포집 모듈로 이루어진다.
즉, 최상류 측의 제1번째 단의 소직경의 관상 포집 모듈은, 집진 전극인 소직경 포집관(11-1A-1)을 스테이(도시하지 않음)로 메인 포집관(1-1)에 도전 상태로 고정하고, 그 내부에 소직경 포집관(11-1A-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(메인 전극)(1-2a)의 외표면에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극 선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 짧은 치수이며 바늘형인 전극침(11-1A-2w)을 복수 방사상으로 배치하여 약 평균 전계 전극부(11- A-2W)로 하고, 배기가스 하류 측에는 축 방향으로 원하는 좁은 간격으로, 각 전극 선단에서의 최대 전계는 약 평균 전계 전극부(11-1A-2W)보다는 낮아지고 전계도 약해지지만 상기 약 평균 전계 전극부보다 약한 코로나 방전이며 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전으로도 포집면으로부터 그다지 떨어져 있지 않은 PM 혹은 퇴적에 의해 표면적이 커져 있는 PM에는 충분한 쿨롱력을 얻게 되어, 포집면에 대한 재부착력을 획득하여 확실하게 집진 전극의 포집면으로 이동하여 재부착되어 퇴적하고, 그 후 이 재박리·재부착·재퇴적을 반복하는 점핑 현상을 띠는, 방전 전극 선단의 전계는 약하지만 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한, 짧은 치수이며 바늘형인 전극침(11-1A-2p)을 복수 밀집시켜 둘레 방향으로 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(11-1A-2P)로 하고, 상기 약 평균 전계 전극부(11-1A-2W)와 상기 강 평균 전계 전극부(11-1A-2P)로 소직경 포집부(11-1A)로 한다.
이어서, 제2번째 단의 중직경의 관상 포집 모듈은, 집진 전극인 중직경 포집관(11-1B-1)을 마찬가지로 스테이(도시하지 않음)로 메인 포집관(1-1)에 고정하고, 그 내부에 중직경 포집관(11-1 B-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(1-2a)의 외표면에 스테이(11-1B-2s)로 도전 상태로 고정되어 있는 전극통(11-1B-2t)에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극 선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 짧은 치수이며 바늘형인 전극침(11-1B-2w)을 복수 방사상으로 배치하여 약 평균 전계 전극부(11-1B-2W)로 하고, 배기가스 하류 측의 전극통(11-1B-2t)에는 방전극 선단의 전계는 약하지만 방전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한 평판(11-1B-2p)을 축 방향에서 그리고 또한 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(11-1B-2P)로 하고, 상기 약 평균 전계 전극부(11-1B-2W)와 상기 강 평균 전계 전극부(11-1B-2P)로 중직경 포집부(11-1B)로 한다.
또한, 최하류 측의 제3번째 단의 최대 직경의 관상 포집 모듈은, 집진 전극인 메인 포집관(1-1)과 공통의 대직경 포집관(11-1C-1)의 내부에, 상기 대직경 포집관(11-1C-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(1-2a)의 외표면에 스테이(11-1C-2s)로 도전 상태로 고정되어 있는 전극통(11-1C-2t)에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극 선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 높이가 낮은 거의 이등변삼각형을 띠는 톱날형 전극침의 전극침(11-1C-2w)을 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치하여 약 평균 전계 전극부(11-1C-2W)로 하고, 배기가스 하류 측의 전극통(11-1C-2t)에는 방전극 선단의 전계는 약하지만 방전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한 평판(11-1C-2p)을 축 방향에서 그리고 또한 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(11-1C-2P)로 하고, 상기 약 평균 전계 전극부(11-1C-2W)와 상기 강 평균 전계 전극부(11-1C-2P)로 대직경 포집부(11-1C)로 한다. 이러한 구성에 의해, PM의 포집을 확실하게 함과 더불어, 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하고, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 되었다.
도 7에 도시하는 제2 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치는, 상기 도 6에 도시하는 제1 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치와 같은, 관상 포집 모듈을 다단식으로 하여 PM을 농축하고, 싸이클론(도시하지 않음)을 사용하여 PM을 포집하는 방식에 있어서, 관상 포집 모듈을 관상 포집부(21-1)의 상류 측에서부터 소직경 포집부(21-1A), 중직경 포집부(21-1B), 대직경 포집부(21-1C)의 3단식의 디젤엔진 배기가스 처리 장치에 적용한 방전 전극을 예시한 것으로, 전기 집진부(2)는, 관상 포집부(21-1)의 집진 전극을 구성하는, 단일 직경이며 소정 길이의 메인 포집관(2-1), 소직경 포집관(21-1A-1), 중직경 포집관(21-1B-1)과, 배기가스 중에 포함되는 PM에 대전시키는 방전 전극(21-1A-2, 21-1B-2, 21-1C-2)으로 이루어지고, 각 방전 전극은, 각각 배기가스의 상류 측에 약 평균 전계 전극부(포집 전극)(21-1A-2W, 21-1B-2W, 21-1C-2W)를, 하류 측에 강 평균 전계 전극부(포집 전극)(21-1A-2P, 21-1B-2P, 21-1C-2P)를 갖춘 3단의 포집 모듈로 이루어진다.
즉, 도 7에 도시하는 제2 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 최상류 측의 제1번째 단의 소직경의 관상 포집 모듈은, 집진 전극인 소직경 포집관(21-1A-1)을 스테이(21-1A-1s)로 메인 포집관(2-1)에 도전 상태로 고정하고, 그 내부에 소직경 포집관(21-1A-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(메인 전극)(2-2a)의 외표면에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 짧은 치수이며 바늘형인 전극침(21-1A-2w)을 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치하여 약 평균 전계 전극부(21-1A-2W)로 하고, 배기가스 하류 측에는 축 방향으로 원하는 좁은 간격으로, 각 전극 선단에서의 최대전계는 약 평균 전계 전극부(21-1A-2W)보다는 낮아지고 전계도 약하지만 상기 약 평균 전계 전극부보다 약한 코로나 방전이며 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전으로도 포집면으로부터 그다지 떨어져 있지 않은 PM 혹은 퇴적에 의해 표면적이 커져 있는 PM에는 충분한 쿨롱력을 얻게 되어, 포집면에 대한 재부착력을 획득하여 확실하게 집진 전극의 포집면으로 이동하여 재부착되어 퇴적하고 그 후 이 재박리·재부착·재퇴적을 반복하는 점핑 현상을 띠는, 방전 전극 선단의 전계는 약하지만 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한, 바늘형의 전극침(21-1A-2p)을 복수 밀집시켜 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(21-1A-2P)로 하고, 상기 약 평균 전계 전극부(21-1A-2W)와 상기 강 평균 전계 전극부(21-1A-2P)로 소직경 포집부(21-1A)로 한다.
이어서, 제2번째 단의 중직경의 관상 포집 모듈은, 집진 전극인 중직경 포집관(21-1 B-1)을 마찬가지로 스테이(21-1B-1s)로 메인 포집관(2-1)에 도전 상태로 고정하고, 그 내부에 중직경 포집관(21-1B-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(2-2a)의 외표면에 스테이(21-1B-2s)로 도전 상태로 고정되어 있는 전극통(21-1B-2t)에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극 선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 높이가 다른 바늘형의 전극침(21-1B-2w)을 복수 방사상으로 배치하여 약 평균 전계 전극부(21-1B-2W)로 하고, 배기가스 하류 측의 전극통(21-1B-2t)에는 방전극 선단의 전계는 약하지만 방전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한, 짧은 치수의 바늘형 전극침(21-1B-2m)을 직경 방향 선단에서 축 방향으로 복수 밀집시킨 평판(21-1B-2M)을 축 방향에서 그리고 또한 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(21-1B-2P)로 하고, 상기 약 평균 전계 전극부(21-1B-2W)와 상기 강 평균 전계 전극부(21-1B-2P)로 중직경 포집부(21-1B)로 한다.
더욱이, 최하류 측의 제3번째 단의 최대 직경의 관상 포집 모듈은, 집진 전극인 메인 포집관(2-1)과 공통의 대직경 포집관(21-1C-1)의 내부에, 상기 대직경 포집관(21-1C-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(2-2a)의 외표면에 스테이(21-1C-2s)로 도전 상태로 고정되어 있는 전극통(21-1C-2t)에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극 선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 높이가 다른 대략 이등변삼각형을 띠는 낮은 높이의 톱날형 전극침의 전극침(21-1C-2w)을 축 방향에서 그리고 또한 순차 높이가 높아지도록 방사상으로 복수 배치하여 약 평균 전계 전극부(21-1C-2W)로 하고, 배기가스 하류 측의 전극통(21-1C-2t)에는 방전극 선단의 전계는 약하지만 방전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한, 짧은 치수의 바늘형 전극침(21-1C-2m)을 직경 방향 선단에서 축 방향으로 복수 밀집시킨 평판(21-1C-2M)을 축 방향에서 그리고 또한 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(21-1C-2P)로 하고, 상기 약 평균 전계 전극부(21-1C-2W)와 상기 강 평균 전계 전극부(21-1C-2P)로 대직경 포집부(21-1C)로 한다. 이러한 구성에 의해, 이 제2 실시예에서도 PM의 포집을 확실하게 함과 더불어, 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하고, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 되었다.
도 8에 도시하는 제3 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치는, 상기 도 6, 상기 도 7에 도시하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치와 같은, 관상 포집 모듈을 다단식으로 하여 PM을 농축하고, 싸이클론(도시하지 않음)을 사용하여 PM을 포집하는 방식에 있어서, 관상 포집 모듈을 관상 포집부의 상류 측에서부터 소직경 포집부, 중직경 포집부, 대직경 포집부의 3단식의 디젤엔진 배기가스 처리 장치에 적용한 방전 전극을 예시한 것이지만, 여기서는 중직경 포집 모듈부만을 이용하여 상기 방전 전극의 구성을 설명한다.
즉, 도 8에 도시하는 제3 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 제2번째 단의 중직경 포집부(31-1B)는, 집진 전극인 중직경 포집관(31-1B-1)을 스테이(31-1B-1s)로 메인 포집관(3-1)에 고정하고, 그 내부에 중직경 포집관(31-1B-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(3-2a)의 외표면에 스테이(31-1B-2s)로 도전 상태로 고정되어 있는 전극통(31-1B-2t)에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 상기 전극통 선단부에 배치한 환상의 콘 엣지 링(31-1B-2c)과, 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하지만 방전 전극 선단에서의 전계는 강하면서도 상기 방전 전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 약한, 바늘형의 전극침(31-1B-2w)을 복수 방사상으로 배치한 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W)와, 상기 약 평균 전계 전극부의 하류 측에, 방전극 선단의 전계는 약하지만 방전극 선단에서부터 집진 전극까지의 평균 전계 강도가 강한, 짧은 치수의 바늘형 전극침(31-1B-2m)을 직경 방향 선단에서 축 방향으로 복수 밀집시킨 평판(31-1B-2M)을 축 방향에서 그리고 또한 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치한 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P)의 조합을 축 방향으로 3단 연속시켜 배치함으로써, 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하는, 짧은 치수이며 바늘형인 전극침 등을 둘레 방향으로 복수 방사상으로 배치한 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W) 3조; 축 방향으로 원하는 좁은 간격으로, 각 전극 선단에서의 최대 전계가 약 평균 전계 전극부보다 낮고 전계도 약하지만, 약 평균 전계 전극부보다 약한 코로나 방전에 의한 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전으로도 포집면으로부터 그다지 떨어져 있지 않은 PM 혹은 퇴적에 의해 표면적이 큰 PM에는 충분한 쿨롱력을 얻어, 포집면에 대한 재부착력을 획득하여 확실하게 포집면으로 이동하여 재부착되어 퇴적하고 그 후 이 재박리·재부착·재퇴적을 반복하는 점핑 현상을 띠는, 짧은 치수이며 바늘형의 전극침 등을 복수 밀집시켜 방사상으로 배치한 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P) 3조를 각각 교대로 배치한 구성으로 한 것이다.
여기서, 배기가스 흐름의 상류 측의 1번째 단의 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P)의 조는, 전극통(31-1B-2t)의 배기가스 최상류 측의 단말부에 바람직하게는 누설 구멍(31-1B-2cr)을 갖는 환상의 콘 엣지 링(31-1B-2c)을 설치하고, 그 후류 측으로 축 방향 간격을 넓게 유지하여 전극침(31-1B-2w)을 복수 설치한 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W)와, 대략 전체 길이에 걸쳐 매우 짧은 치수의 전극침(31-1B-2m) 또는 매우 높이가 낮은 톱날형 전극(도시하지 않음) 다수를, 축 방향 간격을 좁게 밀집시켜 용접·납땜 등에 의해 별체 또는 일체로 설치한 낮은 높이의 평판(31-1B-2M)을 전극통(31-1B-2t)의 외주면에 축 방향에서 그리고 또한 방사상으로 복수 배치한 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P)로 구성되어 있다. 또한, 2번째 단과 3번째 단의 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P)의 조도, 각각 배기가스 흐름 상류 측에 축 방향 간격을 넓게 유지하여 설치한 복수 조의 전극침(31-1B-2w)으로 이루어지는 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W)와, 대략 전체 길이에 걸쳐 매우 짧은 치수의 전극침 또는 톱날형 전극 다수를, 축 방향 간격을 좁게 밀집시켜 용접·납땜 등에 의해 설치한 낮은 높이의 평판(31-1B-2M)을 축 방향으로 원하는 길이로 된 것을 방사상으로 복수 배치한 전술한 바와 같은 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P)로 이루어진다.
이와 같이 3단의 조합에 의해 구성함으로써, 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W) 통과 시에 강한 전계의 코로나 방전에 의한 큰 쿨롱력에 의한 포집벽면에 대한 확실한 부착과, 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P) 통과 시의 약한 전계의 코로나 방전에 의한 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전에서의 박리·퇴적의 반복을, 이 중직경 포집 모듈부 통과 중인 PM에 대하여 적어도 세 번 반복하게 되어, 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 하면서 최종적으로 PM의 포집을 확실하게 할 수 있다.
또한, 약 평균 전계 전극부(31-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(31-1B-2P)의 둘레 방향의 배치 위치는, 특별히 한정하는 것은 아니며, 둘레 방향으로 같은 위상으로 축 방향으로 연속하여 마련하여도 좋고, 위상을 변위시켜 지그재그 배치로 마련하여도 좋으며, 또한 각 단을 구성하는 전극의 둘레 방향의 배치 위치도 둘레 방향으로 같은 위상으로 축 방향으로 연속하여 마련하여도 좋고, 위상을 변위시켜 지그재그 배치로 마련하여도 좋다.
도 9에 도시하는 제4 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치는, 상기 도 8에 도시하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치와 같은, 관상 포집 모듈을 다단식으로 하여 PM을 농축하고, 싸이클론(도시하지 않음)을 사용하여 PM을 포집하는 방식에 있어서, 관상 포집 모듈을 관상 포집부의 상류 측에서부터 소직경 포집부, 중직경 포집부, 대직경 포집부의 3단식의 디젤엔진 배기가스 처리 장치에 적용한 방전 전극을 예시한 것이지만, 본 실시예도 상기 도 8에 도시하는 제3 실시예의 관상 포집 모듈과 같은 중직경 포집 모듈부만을 이용하여 상기 방전 전극의 구성을 설명한다.
즉, 도 9에 도시하는 제4 실시예의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 제2번째 단의 중직경 포집부(41-1B)는, 집진 전극인 중직경 포집관(41-1B-1)을 스테이(41-1B-1s)로 메인 포집관(4-1)에 도전 상태로 고정하고, 그 내부에 중직경 포집관(41-1B-1)과의 사이에 방전 간격을 유지하여 전극봉(4-2a)의 외표면에 스테이(41-1B-2s)로 도전 상태로 고정되어 있는 전극통(41-1B-2t)에 있어서, 배기가스 흐름의 상류 측에는 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로 설치한 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)와, 이 약 평균 전계 전극부의 하류 측에 간격을 두지 않는 플래트한 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)의 조합을 축 방향으로 3단 연속시켜 배치함으로써, 축 방향으로 원하는 넓은 간격으로, 각 방전 전극 선단에서의 최대 전계가 강하게 되며 코로나 방전이 양호하게 발생하는, 짧은 치수의 톱날형 전극침 등을 복수 방사상으로 배치한 상기 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W) 3조; 축 방향으로 간격이 없는 플래트한, 전극 선단에서의 최대 전계는 상기 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)보다 낮고 전계도 약하지만 상기 약 평균 전계 전극부보다 약한 코로나 방전에 의한 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전으로도 포집면으로부터 그다지 떨어져 있지 않은 PM 혹은 퇴적에 의해 표면적이 큰 PM에는 충분한 쿨롱력을 얻어, 포집면에 대한 재부착력을 획득하여 확실하게 포집면으로 이동하여 재부착되어 퇴적하고 그 후 이 박리·부착·퇴적을 반복하는 점핑 현상을 띠는, 높이가 낮은 평판형의 전극(41-1B-2M)을 방사상으로 배치하여 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P) 3조를 각각 교대로 배치하고 있다.
여기서, 1번째 단의 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)의 조는, 배기가스 상류 측에 대략 이등변삼각형 형상의 톱날형 전극(41-1B-2w)을 축 방향의 간격을 넓게 유지하여 3장 설치한 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)와, 직경 방향으로의 요철이 없고 높이가 낮은 평판형의 전극(41-1B-2M)을 축 방향으로 설치한 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)로 이루어지는데, 2번째 단 및 3번째 단의 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)의 조도 1번째 단과 동일한 조합으로 하고 있다.
또한, 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)는, 1장의 판 소재로 레이저 컷트 등에 의해 배기가스 상류 측에 대략 이등변삼각형 형상의 톱날형 전극(41-1B-2w)을 축 방향의 간격을 넓게 유지하여 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)를 성형하고, 하류 측에는 요철이 없는 동일 높이로 높이가 낮은 평판형상부로 이루어지는 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)를 일체로 형성하고 있다. 이러한 구성에 의해, PM의 포집을 확실하게 함과 더불어, 포집벽에서의 평균 전계 강도를 유지하면서 인가 전압을 확보하고, 또한 방전 전류를 저하시켜 소비전력의 절감을 실시할 수 있게 되었다.
또한, 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)는, 평판형 기초부의 직경 방향 선단의 단면 형상을 도 10(a)에 도시하는 것과 같이 I자형의 판형 전극(41-1B-2a)으로 형성하면, 방전 전극의 제조가 용이할 뿐만 아니라, PM을 확실하게 포집하면서 배기가스 흐름 저항이 적고 에너지 손실이 적기 때문에, 연료 소비량이 적어져 연비를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)는, 평판형 기초부의 직경 방향 선단의 단면 형상을 도 10(b)에 도시하는 것과 같이 L자형의 굴곡부(41-1B-2b) 혹은 도 10(c)에 도시하는 것과 같이 둘레 방향으로 지향하는 J자형의 만곡부(41-1B-2c)를 갖는 형상으로 형성함으로써, 변형 강성이 높아져, 엔진이나 파동에 의한 선체의 흔들림 등에 의한 진동에 대하여 상기 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)의 변형 저항이 커져, 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 내구성의 확보에 유효하게 된다.
이와 같이 3단의 조합에 의해 구성함으로써, 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W) 통과 시에 강한 전계의 코로나 방전에 의한 큰 쿨롱력에 의한 포집벽면에 대한 확실한 부착과, 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P) 통과 시의 약한 전계의 코로나 방전에 의한 적은 코로나 전자의 PM 표면에 대한 부착에 의한 적은 대전으로 박리·퇴적의 반복을, 중직경 포집 모듈부를 통과 중인 PM에 대하여 적어도 세 번 반복하게 되어, 최종적으로 PM을 확실하게 포집할 수 있다.
또한 본 실시예에서도, 약 평균 전계 전극부(41-1B-2W)와 강 평균 전계 전극부(41-1B-2P)의 둘레 방향의 배치 위치는, 특별히 한정하는 것은 아니며, 둘레 방향으로 같은 위상으로 축 방향으로 연속하여 마련하여도 좋고, 위상을 변위시켜 지그재그 배치로 마련하여도 좋으며, 또한 각 단을 구성하는 전극의 둘레 방향의 배치 위치도, 둘레 방향으로 같은 위상으로 축 방향으로 연속하여 마련하여도 좋고, 위상을 변위시켜 지그재그 배치로 마련하여도 좋다.
실시예 1
선박용 디젤엔진의 배기가스 처리 효과를 확인하기 위해서, 도 11에 도시하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치 탑재의 사용 고압 전원 장치의 소비전력을 조사했다. 도 11 중, 5-1은 메인 포집관, 51-1은 관상 포집부, 51-1A, 51-1B, 51-1N은 각각 소직경 포집부, 중직경 포집부, 대직경 포집부, 51-1A-2W, 51-1B-2W, 51-1N-2W는 약 평균 전계 전극부, 51-1A-2P, 51-1B-2P, 51-1N-2P는 강 평균 전계 전극부를 나타낸다.
본 실시예에 있어서의 선박용 디젤엔진의 시험 조건을 표 1에, 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 부의 치수와 고압 전원 장치로부터 공급되는 전압치, 전류치를 각각 표 2에 나타낸다.
[종래예 1, 2]
실시예 1과 동일한 표 1에 나타내는 시험 조건의 선박용 디젤엔진을 사용하여, 도 12, 도 13에 도시하는 종래의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치 탑재의 사용 고압 전원 장치의 소비전력을 조사했다. 도 12, 도 13 중, 61-1, 71-1은 관상 포집부, 61-1A, 71-1A는 소직경 포집부, 61-1B, 71-1B는 중직경 포집부, 61-1N, 71-1N은 대직경 포집부를 나타낸다.
본 종래예 1, 2의 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 각 부의 치수와 고압 전원 장치로부터 공급되는 전압치, 전류치를 각각 표 3, 표 4에 나타낸다.
[시험 결과와 본 발명의 우위성]
표 2, 표 3, 표 4의 결과로부터, 하나의 관상 포집 모듈부에 약 평균 전계 전극부와 강 평균 전계 전극부가 적어도 1조 배치되어 구성된 본 발명의 방전 전극을 갖는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 경우, 고압 전원 장치의 설정 전압이 37 kV로 일정할 때의 전류치는 18 mA인 데 대하여, 종래예 1은 40 mA, 종래예 2는 38 mA이므로, 본 발명은 정전력 소비의 점에서 우수하다는 것이 인정되었다.
또한, 스파크에 관해서는, 종래예의 긴 길이의 방전극 쪽이 본 발명의 짧은 길이의 방전극과 비교하여 낮은 전압에서 발생하기 때문에, 본 발명의 짧은 길이의 방전극은 보다 높은 전압 설정이 가능하게 되어, 스파크의 발생을 방지하면서 PM을 확실하게 포집한다는 관점에서도 본 발명 쪽이 우수하다고 말할 수 있다.
엔진: 선박용 디젤엔진
엔진 타입: 2 스트로크 저속 엔진
기통수: 3
보어×스트로크: 330 mm×1,050 mm
터보차져와 인터쿨러: 장착
출력×회전 속도: 1,275 kW×162 rpm
EGR률: 0%
연료: A중유(유황분 0.09 질량%)
부하율: 50%
배기가스 처리량: 배기관으로부터 분류된 3200 ㎥/h의 배기가스를 처리
메인 포집관:
·관 직경 D=400 mm
·길이 L=4490 mm
최상류 포집 모듈∼n단 포집 모듈:n=5단
포집 모듈의 직경: d1=200 mm, d2=250 mm, d3=300 mm, d4=350 mm, d5=400 mm
포집 모듈의 길이: L1∼L5=각 685 mm
각 포집 모듈마다의 방전 전극의 열수: 제1단=16열, 제2단=20열, 제3단=24열
제4단=28열, 제5단=32열
방전 전극의 길이(각 포집 모듈, 각 열 모두 동일): 475 mm
방전 전극의 스펙(각 포집 모듈, 각 열 모두 동일):
·상류측 방전 전극 형상, 거의 이등변삼각형을 띠는 톱날형 전극을 길이 125 mm에 걸쳐 각각 5장
·하류측 방전 전극 형상, 평판형 전극을 길이 350 mm에 걸쳐 각각 1장
·톱날형 전극의 축 둘레 방향 간격: 거의 25 mm 일정
·톱날형, 평판형 전극의 높이: H1, H2, H3, H4, H5=각 20 mm
·선단 갭(톱날형, 평판형 전극 모두 선단과 포집벽과의 거리): 50 mm 일정
고압 전원 장치로부터 공급되는 전압: 37 kV
고압 전원 장치로부터 공급되는 전류: 18 mA
메인 포집관:
·관 직경 D=400 mm
·길이 L=4490 mm
최상류 포집 모듈∼n단 포집 모듈: n=5단
포집 모듈의 직경: d1=200 mm, d2=250 mm, d3=300 mm, d4=350 mm, d5=400 mm
포집 모듈의 길이: L1∼L5=각 685 mm
각 포집 모듈마다의 방전 전극의 열수: 제1단=16열, 제2단=20열, 제3단=24열
제4단=28열, 제5단=32열
방전 전극의 길이(각 포집 모듈, 각 열 모두 동일): 475 mm
방전 전극의 스펙(각 포집 모듈, 각 열 모두 동일):
·방전 전극 형상, 거의 이등변삼각형을 띠는 톱날형 전극을 각각 25장
·톱날의 높이: H1=30 mm, H2=45 mm, H3=50 mm, H4=74 mm, H5=100 mm
·톱날의 축 둘레 방향 간격: 거의 25 mm 일정
·선단 갭(톱날 선단과 포집벽과의 거리): 50 mm 일정
고압 전원 장치로부터 공급되는 전압: 37 kV
고압 전원 장치로부터 공급되는 전류: 40 mA
메인 포집관:
·관 직경 D=400 mm
·길이 L=4490 mm
최상류 포집 모듈∼n단 포집 모듈:n=5단
포집 모듈의 직경: d1=200 mm, d2=250 mm, d3=300 mm, d4=350 mm, d5=400 mm
포집 모듈의 길이: L1∼L5=각 685 mm
각 포집 모듈마다의 방전 전극의 열수: 제1단=16열, 제2단=20열, 제3단=24열
제4단=28열, 제5단=32열
방전 전극의 길이(각 포집 모듈, 각 열 모두 동일): 475 mm
방전 전극의 스펙(각 포집 모듈, 각 열 모두 동일):
·방전 전극 형상, 거의 이등변삼각형을 띠는 톱날형 전극을 각각 25장
·톱날의 높이: H1, H2, H3, H4, H5=각 20 mm
·톱날의 축 둘레 방향 간격: 거의 25 mm 일정
·선단 갭(톱날 선단과 포집벽과의 거리): 50 mm 일정
고압 전원 장치로부터 공급되는 전압: 37 kV
고압 전원 장치로부터 공급되는 전류: 38 mA
1: 전기 집진부, 1-1: 메인 포집관, 1-2a: 전극봉, 11-1: 관상 포집부, 11-1A: 소직경 포집부, 11-1B: 중직경 포집부, 11-1C: 대직경 포집부, 11-1A-1: 소직경 포집관, 11-1B-1: 중직경 포집관, 11-1C-1: 대직경 포집관, 11-1A-2, 11-1B-2, 11-1C-2: 방전 전극, 11-1A-2W, 11-1B-2W, 11-1C-2W: 약 평균 전계 전극부, 11-1A-2P, 11-1B-2P, 11-1C-2P: 강 평균 전계 전극부, 11-1A-2w, 11-1B-2w, 11-1C-2w, 11-1A-2p: 전극침, 11-1B-2t, 11-1C-2t: 전극통, 11-1B-2s, 11-1C-2s: 스테이, 11-1B-2p, 11-1C-2p: 평판, 2: 전기 집진부, 2-1: 메인 포집관, 2-2a: 전극봉, 21-1: 관상 포집부, 21-1A: 소직경 포집부, 21-1B: 중직경 포집부, 21-1C: 대직경 포집부, 21-1A-1: 소직경 포집관, 21-1B-1: 중직경 포집관, 21-1C-1: 대직경 포집관, 21-1A-2, 21-1B-2, 21-1C-2: 방전 전극, 21-1A-2W, 21-1B-2W, 21-1C-2W: 약 평균 전계 전극부, 21-1A-2P, 21-1B-2P, 21-1C-2P: 강 평균 전계 전극부, 21-1A-2w, 21-1B-2w, 21-1C-2w: 전극침, 21-1B-2t, 21-1C-2t: 전극통, 21-1B-2s, 21-1C-2s: 스테이, 21-1B-2M, 21-1C-2M: 평판, 21-1B-2m, 21-1C-2m: 짧은 치수의 바늘형 전극침, 3-1: 메인 포집관, 3-2a: 전극봉, 31-1: 관상 포집부, 31-1B: 중직경 포집부, 31-1B-1: 중직경 포집관, 21-1A-1s, 21-1B-1s, 31-1B-1s, 31-1B-2s: 스테이, 31-1B-2t: 전극통, 31-1B-2W: 약 평균 전계 전극부, 31-1B-2P: 강 평균 전계 전극부, 31-1B-2w: 전극침, 31-1B-2M: 평판, 31-1B-2m: 짧은 치수의 바늘형 전극침, 31-1B-2c: 콘 엣지 링, 31-1B-2cr: 누설 구멍, 4-1: 메인 포집관, 4-2a: 전극봉, 41-1: 관상 포집부, 41-1B: 중직경 포집부, 41-1B-1: 중직경 포집관, 41-1B-1s, 41-1B-2s: 스테이, 41-1B-2t: 전극통, 41-1B-2W: 약 평균 전계 전극부, 41-1B-2P: 강 평균 전계 전극부, 41-1B-2w: 전극침, 41-1B-2M: 평판, 41-1B-2a: I자형의 판형 전극, 41-1B-2b: L자형의 굴곡부, 41-1B-2c: J자형의 만곡부, 5-1, 6-1, 7-1: 메인 포집관, 51-1, 61-1, 71-1: 관상 포집부, 51-1A, 61-1A, 71-1A: 소직경 포집부, 51-1B, 61-1B, 71-1B: 중직경 포집부, 51-1C, 61-1C, 71-1C: 대직경 포집부, a: 포집관, b, e, f: 방전판 전극, c: 전극봉, d: 전극통

Claims (7)

  1. 메인 포집관 내에 관상 포집 모듈을 관축 방향으로 복수 배치한 다단형 집진벽 구조의 전기 집진부로 이루어지는 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 각각의 상기 관상 포집 모듈의 상기 방전 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을 각각의 상기 관상 포집 모듈의 상류 측에서는 넓게, 하류 측에서는 좁게 배치하여, 각 관상 포집 모듈의 상류 측은 약(弱) 평균 전계 전극부로 하고, 동 하류 측은 강(强) 평균 전계 전극부로 하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
  2. 메인 포집관 내에 관상 포집 모듈을 관축 방향으로 복수 배치한 다단형 집진벽 구조의 전기 집진부로 이루어지는 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 각각의 상기 관상 포집 모듈의 상류 측에서 상기 방전 전극의 축 방향 간격(배기가스의 유동 방향의 간격)을 넓게 배치하고, 각각의 상기 관상 포집 모듈의 하류 측에 평판형 방전 전극을 배치하여, 각 관상 포집 모듈의 상류 측은 약 평균 전계 전극부로 하고, 동 하류 측은 강 평균 전계 전극부로 하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
  3. 중유를 사용하는 디젤엔진의 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질에 대전시키는 방전 전극 및 대전된 상기 입자상 물질을 포집하는 집진 전극을 구성하는 사전에 정해진 길이의 관상 포집부를 가지며, 또한 상기 방전 전극은, 상기 관상 포집부 내에 관축 방향으로 배치된 메인 전극 또는 이 메인 전극에 설치된 전극통에 배치되어 직경 방향 대직경으로 돌출하는 상기 방전 전극에 의해서 구성된 전기 집진 수단을 구비하고, 상기 방전 전극 및 상기 집진 전극으로 이루어지고 단일 직경이며 사전에 정해진 길이의 메인 포집관으로 이루어지는 관상 포집부에, 축 방향으로 짧은 치수이며 직경이 다른 관상 포집 모듈을 복수 단으로 배치한 것인 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 상기 복수 단으로 배치한 상기 관상 포집 모듈 중 적어도 하나의 관상 포집 모듈의 방전 전극은, 상기 메인 전극의 외주 표면에 둘레 방향으로 직접 또는 간접적으로 원하는 간격으로 이격하여 직경 방향 대직경으로 관축 방향으로 배치된, 방전 전극침, 낮은 높이의 톱날형의 방전판, 낮은 높이의 톱날형의 방전판부를 갖는 톱날형 방전 전극판 혹은 낮은 높이의 환상 방전 전극 중 어느 하나 혹은 이들의 조합이며, 상기 방전 전극의 직경 방향 외주 단부의 관축 방향의 배치 간격을 넓게 배치함으로써 상기 방전 전극의 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 약한 약 평균 전계 전극부를 배기가스 흐름의 상류 측에 배치하고, 상기 방전 전극의 배치 간격을 좁게 배치함으로써 상기 방전 전극의 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 강한 강 평균 전계 전극부를 배기가스의 유동 방향 하류 측에 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
  4. 중유를 사용하는 디젤엔진의 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질에 대전시키는 방전 전극 및 대전된 상기 입자상 물질을 포집하는 집진 전극을 구성하는 사전에 정해진 길이의 관상 포집부를 가지며, 또한 상기 방전 전극은, 상기 관상 포집부 내에 관축 방향으로 배치된 메인 전극 또는 이 메인 전극에 설치된 전극통에 배치되어 직경 방향 대직경으로 돌출하는 상기 방전 전극에 의해서 구성된 전기 집진 수단을 구비하고, 상기 방전 전극 및 상기 집진 전극으로 이루어지고 단일 직경이며 사전에 정해진 길이의 메인 포집관으로 이루어지는 관상 포집부에, 축 방향으로 짧은 치수이며 직경이 다른 관상 포집 모듈을 복수 단으로 배치한 디젤엔진 배기가스 처리 장치의 방전 전극으로서, 상기 복수 단으로 배치한 상기 관상 포집 모듈 중 적어도 하나의 관상 포집 모듈의 방전 전극은, 상기 메인 전극의 외주 표면에 둘레 방향으로 직접 또는 간접적으로 원하는 간격으로 이격하여 직경 방향 대직경으로 관축 방향으로 배치된, 방전 전극침, 낮은 높이의 톱날형의 방전판, 낮은 높이의 톱날형의 방전판부를 갖는 톱날형 방전 전극판 혹은 낮은 높이의 환상 방전 전극 중 어느 하나 혹은 이들의 조합이며, 상기 방전 전극의 직경 방향 외주 단부의 관축 방향의 배치 간격을 넓게 배치함으로써 상기 방전 전극의 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 약한 약 평균 전계 전극부를 배기가스 흐름의 상류 측에 배치하고, 상기 메인 전극의 외주 표면에 둘레 방향으로 직접 또는 간접적으로 직경 방향 대직경으로 관축 방향으로 배치된 평판형의 방전 전극이며 상기 방전 전극의 선단과 상기 집진 전극 사이의 평균 전계 강도가 강한 강 평균 전계 전극부를 배기가스의 유동 방향 하류 측에 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 전극은, 하나의 관상 포집 모듈부에 약 평균 전계 전극부와 강 평균 전계 전극부가 적어도 1조 배치되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강 평균 전계 전극부는, 평판형 기초부에 짧은 길이의 방전 전극침 혹은 낮은 높이의 톱날로 이루어지는, 관축 방향의 배치 간격이 빽빽한 요철부를 갖는 방전판이 복수 조 배치되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강 평균 전계 전극부는, 평판형 기초부의 직경 방향 선단의 단면 형상이 I자형의 평판형, 혹은 둘레 방향으로 지향하는 J자형의 만곡부 혹은 L자형의 굴곡부를 갖는 방전판을 복수 조 배치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 처리용 전기 집진 장치의 방전 전극.
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