WO2020204546A1 - 대전 장치 및 집진 장치 - Google Patents

Abstract

접지 전극의 처리 기류의 최상류측 단부보다 처리 기류의 상류측에 방전 전극을 배치하도록 구성된 경우에 비교하여, 처리 기류 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키기 위해 넓은 공간을 확보 할 수 있도록 한다. 복수의 섬유상 도전체에 의해 형성되며 방전에 의해 이온을 발생시키고 확산시키는 방전 전극과, 접지 전위로 유지되고 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어당겨서 처리 기류 중에 포함되는 부유 미립자를 이온에 의해 대전시키는 접지 전극을 구비하고, 방전 전극은 처리 기류 내에서 접지 전극 사이에 배치되고, 적어도 방전 전극의 복수의 섬유상 도전체의 전부 또는 일부가 접지 전극의 처리 기류의 최상류측 단부보다 처리 기류의 하류측에 배치되어 있는 대전 장치를 제공한다. 대표도면은 도 2.

Description

대전 장치 및 집진 장치

본 발명은 대전 장치 및 집진 장치에 관한 것이다.

코로나 방전용 고압 전원의 고압측 출력 단자가 도선 및 애관(또는 절연관, Insulation pipe)을 통해 코로나 방전의 전극 단자에 연결되고, 또한 접지측 출력 단자가 도선을 통해 대향 전극에 연결되거나 또한 접지되어 있으며, 대향 전극은 가스 흐름에 평행하게 또는 서로 평행하게 마련된 판상의 전극에서, 그 천장판, 바닥판과 함께 단면이 장방형인 가스 덕트를 형성하고 있으며, 코로나 방전극은 서로 인접하는 대향 전극의 간격의 중심에서 중심축을 따라 수직하게 절연 배치되고, 상부에서는 천장판을 관통하는 애관에, 하부에서는 바닥판에 마련된 애자( Insulator)에 각각 고정 지지되어 있으며, 가스 덕트의 상류측 및 하류측에 부설된 금속망 형상의 보호체가 대향 전극 그룹과 함께 접지되고, 보조적인 대향 전극의 역할도 수행하고 있는 코로나 방전 유닛이 알려져 있다.

여기서, 접지 전극의 처리 기류의 최상류측의 단부보다 처리 기류의 상류측에 방전 전극을 배치하는 구성을 채용한 경우, 접지 전극은 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 처리 기류와 교차하는 방향으로 끌어당길 수 없기 때문에, 처리 공기 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키기 위한 넓은 공간을 확보할 수 없다.

또한, 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어들이는 접지 전극으로서, 처리 기류를 따르는 방향으로 평판 형상의 접지 전극을 배치하는 구성을 채용한 경우, 이온이 확산하는 공간을 넓게 확보할 필요가 있기 때문에, 처리 기류 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키는 장치를 콤팩트화 할 수 없다.

본 발명의 목적은 접지 전극의 처리 기류의 최상류 측의 단부보다 처리 기류의 상류측에 방전 전극을 배치하도록 구성된 경우와 비교하여, 처리 기류 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키기 위한 넓은 공간을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어들이는 접지 전극으로서, 처리 기류를 따르는 방향으로 평판 형상의 접지 전극을 배치하도록 구성된 경우와 비교하여, 처리 공기 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키는 장치를 콤팩트화 하는 것에 있다.

본 발명의 사상에 의한 전기 집진 장치는,

복수의 도전성 섬유(electrically conductive fiber)를 포함하며, 방전에 의해 이온을 발생시키고 확산시키는 방전 전극과,

접지 전위로 유지되고, 상기 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어당겨서 처리 기류 중에 포함된 부유 미립자를 상기 이온에 의해 대전시키는 접지 전극을 포함하고,

상기 방전 전극은 상기 처리 기류 내에서 상기 접지 전극 사이에 배치되고, 상기 방전 전극의 상기 복수의 도전성 섬유가 상기 접지 전극의 상기 처리 기류의 상류측 단부보다 상기 처리 기류의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 대전부 및,

상기 대전부에 의해 대전된 부유 미립자를 부착시킴으로써 집진하는 집진부를 구비할 수 있다.

상기 방전 전극의 상기 복수의 도전성 섬유는 상기 처리 기류의 상류를 향하여 이온을 발생시키도록 형성될 수 있다.

상기 접지 전극은 상기 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 상기 처리 기류에 교차하는 방향으로 끌어당기는 위치에 배치될 수 있다.

상기 방전 전극은 인접하는 2개의 상기 접지 전극 사이의 중앙에 설치되고, 상기 처리 기류에 직교하는 방향의 상기 접지 전극까지의 이격 거리가 20mm 이상 100mm 이하가 되도록 배치될 수 있다.

상기 접지 전극은 평판상의 도전성 부재로 형성될 수 있다.

상기 접지 전극은, 상기 접지 전극의 상기 방전 전극에 대한 배치 방향이 상기 처리 기류에 직교하며, 상기 평판상의 도전성 부재가 상기 처리기류와 평행하게 배치될 수 있다.

상기 접지 전극은, 상기 접지 전극의 상기 방전 전극에 대한 배치방향이 상기 처리 기류에 직교하며, 상기 평판상의 도전성 부재가 상기 처리기류를 가로지르도록 배치될 수 있다.

상기 접지 전극은 상기 처리 기류를 와 평행한 방향으로 배치된 평판상의 제1 전극부와, 상기 처리 기류를 가로지르는 방향으로 배치된 평판상의 제2 전극부를 포함할 수 있다.

상기 접지 전극은 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 T형상을 이루도록 상기 처리 기류의 상류측에 위치한 상기 제1 전극부의 단부와 상기 제2 전극부의 중앙 부분이 접합될 수 있다.

상기 접지 전극은 상기 제1 전극부의 상기 처리 기류와 평행한 방향의 길이를 L1으로 하고, 상기 제2 전극부의 상기 처리 기류를 가로지르는 방향의 길이를 L2로 한 경우에, 0. 4 ≤ L2 / L1 ≤ 2 일 수 있다.

상기 방전 전극은 상기 제1 전극부의 상기 처리 기류의 상류측에 위치한 단부보다 상기 처리 기류의 하류측에 배치될 수 있다.

상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 고전압을 인가하는 고전압 전원을 더 포함하며, 상기 고전압 전원은 상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 정극성 또는 부극성의 직류 고전압을 인가할 수 있다.

상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 고전압을 인가하는 고전압 전원을 더 포함하며, 상기 고전압 전원은 상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 정극성 또는 부극성의 교류 고전압을 인가할 수 있다.

상기 집진부는 표면이 절연성 재료의 막으로 피복된 판상의 제1집진 전극과 도전성을 갖는 판상의 제2 집진전극을 포함하며, 제1 집진전극과 제2 집진전극은 번갈아가며 적층되어 형성될 수 있다.

본 발명의 사상에 의한 대전 장치는,

복수의 도전성 섬유(electrically conductive fiber)를 포함하며, 방전에 의해 이온을 발생시키고 확산시키는 방전 전극과,

접지 전위로 유지되고, 상기 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어당겨서 처리 기류 중에 포함된 부유 미립자를 상기 이온에 의해 대전시키는, 평판상의 도전성 부재로 형성되는 접지 전극을 포함하고,

상기 방전 전극은 상기 처리 기류 내에서 상기 접지 전극 사이에 배치되고, 상기 방전 전극의 상기 복수의 도전성 섬유가 상기 접지 전극의 상기 처리 기류의 상류측 단부보다 상기 처리 기류의 하류측에 배치되며,

상기 접지 전극은 상기 처리 기류를 와 평행한 방향으로 배치된 평판상의 제1 전극부와, 상기 처리 기류를 가로지르는 방향으로 배치된 평판상의 제2 전극부를 포함하고,

상기 접지 전극은 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 T형상을 이루도록 상기 처리 기류의 상류측에 위치한 상기 제1 전극부의 단부와 상기 제2 전극부의 중앙 부분이 접합되는 것을 특징으로 하는 대전 장치.

본 발명에 따르면, 접지 전극의 처리 기류의 최상류측 단부보다 처리 기류의 상류측에 방전 전극을 배치하도록 구성된 경우와 비교하여, 처리 기류 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키기 위한 넓은 공간을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어들이는 접지 전극으로서, 처리 기류를 따르는 방향으로 평판 형상의 접지 전극을 배치하도록 구성된 경우와 비교하여, 처리 기류 중에 포함되는 부유 미립자를 대전시키는 장치를 콤팩트 하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 집진기의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에서 방전 전극에 의해 방전이 발생하고 있는 경우의 이온의 흐름을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에서 방전 전극에 의해 방전이 발생하고 있는 경우의 이온의 흐름을 나타낸 평면도이다.

도 4a는 실시예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이며, 도 4b는 비교예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이다.

도 5는 실시예 1의 대전부와 비교예 1의 대전부에서 이온 확산 방향의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 6은 실시예 1의 대전부와 비교예 1의 대전부에서 집진 성능을 얻기 위한 오존 농도에 관한 성능의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 7a는 실시예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이며, 도 7b는 비교예 2의 대전부 구성을 나타낸 사시도이다.

도 8은 실시예 1의 대전부와 비교예 2의 대전부에서 집진 성능을 얻기 위한 방전 전압에 대한 성능의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 9는 실시예 1의 대전부에 있어서 방전 갭과 집진 성능 및 오존 발생 특성의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 10은 방전 갭과 스파크 내성의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 11a 는 실시예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이며, 도 11b는 비교예 3의 대전부 구성을 나타낸 사시도이다.

도 12는 실시예 1의 대전부와 비교예 3의 대전부에서 집진 성능을 얻기 위한 방전 전압에 대한 성능의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 13은 본 발명의 제1 실시 예의 변형예를 나타낸 평면도이다.

도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 집진기의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도 15는 본 발명의 제2 실시 예에서 방전 전극에 의해 방전이 발생하고 있는 경우의 이온의 흐름을 나타낸 사시도이다.

도 16은 본 발명의 제2 실시 예에서 방전 전극에 의해 방전이 발생하고 있는 경우의 이온의 흐름을 나타낸 평면도이다.

도 17은 실시예 1 내지 실시예 3의 효과에 대하여 나타낸 도면이다.

도 18은 실시예 4 내지 실시예 6의 효과에 대하여 나타낸 도면이다.

도 19는 실시예 6의 대전부와 실시예 4의 대전부에 대한 효과의 차이를 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 20a와 도 20b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 T자형 접지 전극의 레그부 폭과 정변부 폭의 비의 바람직한 범위에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

도 21a와 도 21b 는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 T자형 접지 전극의 레그부 폭과 정변부 폭의 비의 바람직한 범위에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

[본 실시 예의 배경 및 개요]

공기 청정기나 공기 조화기 등의 전기 제품에는 방전을 이용하여 부유 미립자를 대전시키고 집진하는 전기 집진기가 구비되어 있는 것이 있다. 이러한 전기 집진기는 방전에 의해 부유 미립자를 대전시키는 대전부와, 대전시킨 부유 미립자를 집진하는 집진부를 구비하고 있다. 대전부에서는 고압 전극(방전 전극)과, 대향하는 접지 전극의 사이에 수 kV의 고전압을 인가하여 방전을 발생시키고, 방전에 의해 발생하는 이온을 이용하여 부유 미립자를 대전시킨다.

방전 전극이 와이어 형상 또는 침 형상인 대전부에서는 높은 집진 효율을 얻기 위해 방전 전류를 크게 할 필요가 있으며, 방전과 동반 발생하는 오존(O3)의 양이 증가한다. 오존은 독특한 자극적 냄새를 가지고 있기 때문에 실내로 방출하는 경우, 오존 농도는 환경 기준치(50ppb) 이하로 할 필요가 있다. 또한, 방전 전극이 와이어 형상인 경우, 운전을 지속하는 동안 전극이 오염되고, 그로 인하여 와이어가 진동하여 불쾌한 소음의 발생이나 스파크 이상의 발생이 초래되는 경우도 있다.

방전 전극이 섬유 형상의 도전체로 구성된 대전부도 있으며, 이 경우 오존 발생량은 낮게 억제되지만, 방전 자체가 대전부 주위의 상태에 영향을 받기 쉬워 성능이 안정하지 않다는 문제가 있다. 또한. 이러한 대전부에서는 확산 하전을 중심으로 하는 하전 방식이기 때문에 확산 공간을 넓게 확보할 필요가 있어서 대전 유닛을 콤팩트화 하는 것이 어렵다.

이에, 본 실시 예는 높은 집진 효율을 얻을 수 있으며, 또한 오존 발생, 와이어 진동, 스파크 발생, 방전 불안정성 등의 과제가 해결되는 섬유상 도전체를 방전 전극으로 이용한 대전 장치, 및 이 대전 장치를 이용한 전기 집진기를 제공한다. 또한 이 외에도 대전 유닛의 박형화 구성에 있어서도 본 문제를 해결하고, 대전부 주위에 영향을 미치는 차지업(charge-up) 억제의 양립도 가능한 섬유상 도전체의 방전 전극과 T자형 플레이트의 접지 전극을 이용한 대전 장치, 및 이 대전 장치를 이용한 전기 집진기도 제공한다. 이하에서는, 전자를 제1 실시 예로, 후자를 제2 실시 예로서 설명한다.

[제1 실시 예에 따른 전기 집진기의 구성]

도 1은 본 실시 예에 따른 전기 집진기(1)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도시한 바와 같이, 전기 집진기(1)는 대전부(10), 집진부(30), 팬(40), 이들을 수납하는 하우징(50), 및 대전부(10)와 집진부(30)에 고전압을 공급하는 고전압 전원(60)을 구비한다. 여기에서는, 하우징(50)을 점선으로 표시하여 하우징(50)의 내부에 마련된 대전부(10) 및 집진부(30)의 구성을 볼 수 있도록 하고 있다. 이 전기 집진기(1)는 대전부(10)와 집진부(30)의 기능이 분리된 2단 전기 집진 방식이다. 여기서, 대전부(10)와 집진부(30)는 탈착 가능한 유닛의 형태로 구성되어 있어도 상관 없다. 본 실시 예에서는 대전 장치의 일례로 대전부(10)를 마련하고 있다.

여기서, 공기가 흐르는(통풍) 방향(통풍 방향)은 화살표로 나타낸 바와 같이, 대전부(10)에서 집진부(30)를 향하는 방향으로 설정되어 있다. 통풍은 집진부(30)의 통풍 방향 하류측(풍하 측)에 마련된 팬(40)에 의해 이루어진다.

대전부(10)는 방전이 발생하는 복수의 방전 전극(11)과, 접지(GND)되는 복수의 접지 전극(12)과, 고전압 전원(60)으로부터 공급된 고전압을 복수의 방전 전극(11)에 급전하기 위한 급전 부재(13)를 구비한다. 방전 전극(11)은 고전압이 인가되는 전극이기 때문에 고압 전극이라고 불리기도 한다. 또한, 접지 전극(12)은 방전 전극(11)에 대향하도록(마주보도록) 마련되기 때문에 대향 전극이라고 불리기도 한다. 도면에서는 복수의 방전 전극(11)에 대한 일례로 방전 전극(11a ~ 11f)을 도시하고, 복수의 접지 전극(12)의 일례로 접지 전극(12a ~ 12c)을 도시하며, 복수의 급전 부재(13)의 일례로 급전 부재(13a, 13b)를 도시하고 있지만, 방전 전극(11), 접지 전극(12), 급전 부재(13)의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.

그런데, 본 실시 예에 있어서 방전 전극(11)은 복수의 섬유상 도전체(도전성 섬유, electrically conductive fiber)에 의해 형성된다. 복수의 섬유상 도전체는 예를 들어, 섬유 직경이 약 7μm인 탄소 섬유 6000 개를 다발로 묶은 것일 수 있다. 그리고, 이 탄소 섬유 다발의 후단을 코킹부(14)에 코킹하고, 선단을 브러쉬 형상으로 펼쳐 방전 전극(11)으로 사용할 수 있다. 이때, 섬유상 도전체의 코킹부(14)로부터 돌출된 부분의 길이는 예를 들면 5mm일 수 있으며, 섬유상 도전체의 선단으로부터 코킹부(14)의 후단(급전 부재(13) 측의 단부)까지의 길이는 예를 들어 9mm일 수 있다. 도면에서는, 방전 전극(11a ~ 11f)이 각각 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(14a ~ 14f)에서 코킹하는 것으로 구성되어 있다.

또한, 본 실시 예에 있어서 방전 전극(11)은 처리 기류의 상류를 향해 배치된다. 예를 들어, 방전 전극(11)을 95mm의 간격으로 3개를 설치한 급전 부재(13)가 방전 전극(11)의 탄소 섬유의 선단이 처리 기류와 평행하고 또한 처리 기류의 상류를 향하도록 2열 배치된다. 도면에서는, 방전 전극(11a ~ 11c)을 설치한 급전 부재(13a)와, 방전 전극(11d ~ 11f)을 설치한 급전 부재(13b)가 각 방전 전극(11)의 탄소 섬유의 선단이 처리 기류와 평행하고 또한 처리 기류의 상류를 향하도록 배치되어 있다.

나아가, 본 실시 예에서는 방전 전극(11)의 양측에 접지 전극(12)이 배치된다. 즉, 방전 전극(11)에서 방전에 의해 발생하는 이온이 처리 기류의 상류측을 향해서 그리고 처리 기류를 횡단하도록 확산하는 위치에 접지 전극(12)이 배치된다. 바꿔 말하면, 접지 전극(12)은 방전 전극(11)에 의해 발생되고 확산된 이온을 처리 기류와 교차하는 방향으로 끌어당기는 위치에 배치된다. 예를 들면, 방전 전극(11)으로부터, 처리 기류에 직교하는 방향으로 60mm의 위치에, 폭 10mm의 접지 전극(12)이 방전 전극(11)의 코킹부(14)의 후단과 접지 전극(12)의 후단(처리 기류의 하류측 단부)이 모이도록 배치된다. 도면에서는, 접지 전극(12a)이 방전 전극(11a ~ 11c)을 설치한 급전 부재(13a)로부터 처리 기류에 직교하는 방향에서의 좌측 위치에 배치되고, 접지 전극(12b)이 방전 전극(11d ~ 11f)을 설치한 급전 부재(13b)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 우측 위치에 배치되어 있다. 또한, 접지 전극(12c)이 급전 부재(13a)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 우측 위치에, 그리고 급전 부재(13b)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 좌측 위치에 배치되어 있다.

접지 전극(12)은 도전성을 갖는 평판상 부재(평판 형상의 도전성 부재)로 구성되어 있다. 그리고, 접지 전극(12)은 평판상 부재의 평면이 통풍 방향을 따르는 방향으로 마련되어 있다. 도 1에서는 접지 전극(12)의 평면을 통풍 방향과 일치시키고 있지만(접지 전극(12)의 평면과 통풍 방향이 이루는 각도가 0°), 반드시 일치하지 않아도 된다.

집진부(30)는 서로 번갈아가며 적층된 표면이 절연성 재료의 막으로 피복된 판상의 고압 전극(31, 제1 집진전극)과, 도전성을 갖는 판상의 대향 전극(32, 제2 집진전극)을 구비한다. 대향 전극(32)은 하전 된 입자의 전하를 릴리싱하는 형태이면 되고, 도전성을 가지는 수지막 등으로 피복된 것이더라도 상관 없다. 고압 전극(31)과 대향 전극(32)의 사이가 통풍 방향이 된다. 대향 전극(32)은 접지(GND)되는 경우가 있기 때문에, 접지 전극이라고 불리기도 한다.

또한, 고압 전극(31)의 표면을 덮는 절연성 재료의 막에는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등을 이용할 수 있다.

하우징(50)은 통풍 방향의 상류측(풍상측)인 대전부(10) 측에 입구부(51)가 마련되고, 풍하측인 집진부(30) 측에 출구부(52)가 마련되어 있다. 또한, 입구부(51)에는 메쉬(그물), 격자 등이 마련되어 있을 수 있다. 입구부(51)에 마련되는 메쉬(그물), 격자 등은 사용자가 대전부(10)를 접촉하는 것을 방지하면서 통풍에 대한 저항이 작도록 마련되는 것이 좋다. 또한, 입구부(51)에는 형상의 큰 입자의 침입을 억제하는 프리 필터가 마련될 수도 있다.

또한, 하우징(50)은 예를 들어, ABS(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 공중 합체) 등의 수지 재료로 구성되어 있다.

팬(40)은 하우징(50)에 마련된 풍하측의 출구부(52)에 마련되어 있다. 공기의 흐름(통풍)은 하우징(50)의 대전부(10) 측의 입구부(51)로부터 들어와서 대전부(10), 집진부(30)를 경유하고, 하우징(50)의 팬(40)이 마련된 출구부(52)로부터 나온다.

이때, 통풍이 방해되지 않는 한, 전기 집진기(1)는 어떤 방향으로 놓여도 상관 없다.

고전압 전원(60)은 방전 전극(11)과 접지 전극(12)의 사이에 직류(DC)의 고전압을 인가함으로써, 방전 전극(11)과 접지 전극(12)의 사이에 코로나 방전(방전)을 발생시킨다. 그리고, 발생된 코로나 방전에 의해 발생한 이온이 부유 미립자에 부착함으로써 부유 미립자를 대전(하전)시킨다. 이때, 이와 같이 방전 전극(11)과 접지 전극(12)의 사이에 고전압을 인가하는 고전압 전원(60)은 대전부(10)의 일부로 간주될 수도 있다.

또한, 고전압 전원(60)은 고압 전극(31)과 대향 전극(32)의 사이에도 직류(DC)의 고전압을 인가한다. 그러면, 대전부(10)에서 대전된 미립자는 정전기력에 의해 대향 전극(32)의 표면에 부착한다. 이로 인해 부유 미립자가 집진된다. 이와 같이 고압 전극(31)과 대향 전극(32)의 사이에 고전압을 인가하는 고전압 전원(60)은 집진부(30)의 일부로 간주될 수도 있다.

[제1 실시 예에 따른 대전부의 효과]

도 2 및 도 3은 방전 전극(11)에 의해 방전이 발생하고 있을 경우의 이온의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 사시도이고, 도 3은 도 1의 A 부분을 위쪽에서 보았을 때의 평면도이다. 여기서, 도 2 및 도 3에서는 방전 전극(11)에서 양이온이 발생하고 있기 때문에, 고전압 전원(60)(도 1 참조)의 극성을 정극성으로 하고 있다.

도시한 바와 같이, 본 실시 예에서는 방전 전극(11)에 있어서, 섬유상 도전체가 개전하여(브러쉬 모양으로 확산하여) 그 선단에서 방전이 발생한다. 여기서, 섬유상 도전체 선단에서의 방전량은 극소량이기 때문에 오존 발생량은 매우 낮아진다. 또한, 섬유상 도전체가 개전함에 따라 방전으로 발생한 이온은 처리 기류를 횡단하도록 확산하기 때문에 부유 미립자의 대전 효율이 향상하여 높은 집진 성능을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 예에서는 섬유상 도전체의 미세한 선단 부분에서 방전하기 때문에, 방전 전극(11)으로부터 넓은 거리를 두고 접지 전극(12)을 배치하더라도 방전이 가능해진다. 즉, 방전 갭(방전 전극(11)과 접지 전극(12)의 간격)을 크게 할 수 있다. 이로 인해 코로나 방전의 전류(방전 전류)가 제한되어 코로나 방전에서 아크 방전(스파크 방전)으로 이행되는 것이 억제된다.

나아가, 본 실시 예에서는 접지 전극(12)이 접지됨으로써 전위가 규정되기 때문에 전위가 안정된다. 이로 인해 방전 특성이 주변 환경의 영향을 받기 어렵게 되므로 안정적인 방전이 얻기 쉬워지며, 제품에 전기 집진기(1)를 탑재할 때 설치 자유도가 높아진다.

여기서, 도면에서는 방전 전극(11) 전부가 접지 전극(12)의 처리 기류의 최상류측 단부보다 처리 기류의 하류측에 배치되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 방전 전극(11)의 일부가 접지 전극(12)의 처리 기류의 최상류측 단부보다 처리 기류의 하류측에 배치되어 있으면 된다.

이하, 도 1 내지 도 3에 도시한 대전부(10)를 실시예 1로 하고, 기존 기술에 따른 대전부를 비교예 1 내지 비교예 3으로 해서, 실시예 1의 대전부(10)와 비교예 1 내지 비교예 3의 대전부에 대한 효과를 상세하게 설명한다.

우선, 실시예 1에서 처리 기류의 상류 및 처리 기류를 횡단하는 방향으로 이온이 확산하는 것에 의한 비교예 1에 대한 효과에 대해 설명한다.

도 4a는 실시예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이며, 도 4b는 비교예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이다.

이 가운데, 도 4a는 도 1의 A 부분을 확대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 실시예 1의 대전부(10)는 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(14)에서 코킹해서 처리 기류의 상류측을 향하도록 한 방전 전극(11)과, 접지 전극(12)과, 급전 부재(13)를 구비한다. 또한, 도 4b는 비교예 1에서 도 1의 A 부분에 상당하는 부분을 확대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 비교예 1의 대전부(110)는 와이어 형상의 방전 전극(111)과, 접지 전극(112)을 구비한다.

도 5는 실시예 1의 대전부(10)와 비교예 1의 대전부(110)에서의 이온 확산 방향의 차이를 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서, 실시예 1의 대전부(10)에서 생성되는 이온은 처리 기류의 상류측에 공급되고, 처리 기류의 하류측에는 공급되지 않는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 1의 대전부(110)에서 생성되는 이온은 처리 기류의 하류측에 공급되고, 처리 기류의 상류측에는 공급되지 않는 것을 알 수 있다.

따라서, 실시예 1의 대전부(10)는 전계 하전과 확산 하전의 복합 하전 방식이기 때문에, 방전 전극(11)에서 상류측 영역을 이용하여 부유 미립자를 대전시키게 된다. 그 결과, 하류측에 집진부(30)를 구비하는 전기 집진기(1)(도 1 참조)에서도 넓은 대전 공간을 확보할 수 있어 높은 대전 효율을 얻기 쉬워진다. 한편, 비교예 1의 대전부(110)에서는 전계 하전 방식이기 때문에, 대전 공간 내의 좁은 영역에서 부유 미립자의 대전이 일어난다. 그 결과, 높은 집진 성능을 얻으려면 방전 전류를 크게 하지 않을 수 없으므로 오존 발생량도 많아진다.

도 6은 실시예 1의 대전부(10)와 비교예 1의 대전부(110)에서의 집진 성능을 얻기 위한 오존 농도에 관한 성능의 차이를 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서, 실시예 1의 대전부(10)에서는 작은 방전 전류로 높은 집진 성능이 얻어지는 것, 즉, 오존 발생량을 낮게 억제하면서 높은 집진 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 한편, 비교예 1의 대전부(110)에서는 오존 농도가 5ppb를 초과할 정도로 방전 전류를 크게 하지 않으면 충분한 집진 효율을 얻을 수 없음을 알 수 있다.

다음으로, 실시예 1에서 처리 기류의 상류 및 처리 기류를 횡단하는 방향으로 이온이 확산하는 것에 의한 비교예 2에 대한 효과에 대해 설명한다.

도 7a는 실시예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이며, 도 7b는 비교예 2의 대전부 구성을 나타낸 사시도이다.도 7a는 도 1의 A 부분을 확대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 실시예 1의 대전부(10)는 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(14)에서 코킹하여 처리 기류의 상류측을 향하도록 한 방전 전극(11)과, 접지 전극(12)과, 급전 부재(13)를 구비한다. 또한, 도 7b는 비교예 2에서 도 1의 A 부분에 상당하는 부분을 확대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 비교예 2의 대전부(210)는 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(214)에서 코킹하여 처리 기류의 하류측을 향하도록 한 방전 전극(211)과, 접지 전극(212)을 구비한다.

실시예 1의 대전부(10)에서 생성되는 이온은 처리 기류의 상류측에 공급된다. 한편, 비교예 2의 대전부(210)에서 생성되는 이온은 처리 기류의 하류측에 공급된다. 따라서, 실시예 1의 대전부(10)는 방전 전극(11)에서 상류측 영역을 이용하여 부유 미립자를 대전시키게 된다. 그 결과, 하류측에 집진부(30)를 구비하는 전기 집진기(1)(도 1 참조)에서도 넓은 대전 공간을 확보할 수 있기 때문에 높은 대전 효율을 얻기 쉬워진다. 한편, 비교예 2의 대전부(210)에서는 대전 공간 내의 좁은 영역에서 부유 미립자의 대전이 일어난다. 그 결과, 높은 집진 성능을 얻으려면 방전 전류를 크게 하지 않을 수 없어서 오존 발생량도 많아진다.

도 8은 실시예 1의 대전부(10)와 비교예 2의 대전부(210)에서의 집진 성능을 얻기 위한 방전 전압에 관한 성능의 차이를 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서 동일한 집진 성능을 얻기 위해 실시예 1의 대전부(10)보다 비교예 2의 대전부(210) 쪽이 더 큰 방전 전압을 필요로 하는 것을 알 수 있다.

다음으로, 실시예 1에서 방전 갭을 크게 하는 것에 따른 비교예 1에 대한 효과에 대해 설명한다.

도 9는 실시예 1의 대전부(10)에서의 방전 갭과, 집진 효율 및 오존 농도의 관계를 나타낸 그래프이다. 이 그래프로부터, 실시예 1의 대전부(10)에서는 방전 전극(11)과 접지 전극(12)의 거리, 즉 방전 갭을 크게 하면 집진 성능은 높아지지만, 방전 갭이 소정 값을 초과하면 집진 성능은 약간 저하하는 것을 알 수 있다. 또한, 방전 갭이 클수록 오존 발생량은 낮아지는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 방전 갭을 20mm 이상 100mm 이하로 하면, 집진 효과가 높고 오존 발생량이 낮아진다.

도 10은 방전 갭과 스파크 내성의 관계를 나타낸 그래프이다. 그래프에서, ▲ 표시는 실시예 1의 방전 전극(11)에서 스파크가 발생했을 때의 방전 갭 및 스파크 오버 전압의 실측값을 나타낸 것이며, □ 표시는 비교예 1의 방전 전극(111)에서 스파크가 발생했을 때의 방전 갭 및 스파크 오버 전압의 실측값을 플로팅한 것이다. 또한, 우상향의 직선은 이러한 실측값으로부터 계산된 방전 갭과 스파크 오버 전압의 관계를 나타내는 것이다.

실시예 1에서는 전술한 바와 같이 방전 갭을 60mm로 하고 있다. 한편, 비교예 1에서는 방전 갭을 10mm로 하는 것을 상정하고 있다. 그리고, 그래프에는 실시예 1과 같이 방전 갭이 60mm인 경우에 스파크를 발생시키는 전압 V₀는 비교예 1과 같이 방전 갭이 10mm인 경우에 스파크를 발생시키는 전압 V₁의 약 4.87배인 것으로 나타나고 있다. 즉, 실시예 1과 같이 방전 전극(11)과 접지 전극(12) 사이의 거리를 크게 할 경우에는 스파크 발생 등의 이상이 발생하지 않을 수 있음을 나타내고 있다.

다음으로, 실시예 1의 주위 환경의 영향을 받지 않고 안정적으로 방전을 얻을 수 있는 효과에 대해, 비교예 3과 대비하여 설명한다.

도 11a는 실시예 1의 대전부 구성을 나타낸 사시도이며, 도 11b는 비교예 3의 대전부 구성을 나타낸 사시도이다.도 11a는 도 1의 A 부분을 확대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 실시예 1의 대전부(10)는 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(14)에서 코킹하여 처리 기류의 상류측을 향하도록 한 방전 전극(11)과, 접지 전극(12)과, 급전 부재(13)를 구비한다. 또한, 도 11b는 비교예 3에서 도 1의 A 부분에 상당하는 부분을 확대한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 비교예 3의 대전부(310)는 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(314)에서 코킹하여 처리 기류의 상류측을 향하도록 한 방전 전극(311)과, 급전 부재(313)를 구비한다.

실시예 1의 대전부(10)에서는 접지 전극(12)을 마련함으로써, 방전 전극(11)과 접지 전극(12) 사이의 전위가 규정된다. 비교예 3과 같이 접지 전극(12)이 없는 방식에 비해 방전 특성이 주변 환경의 영향을 받지 않기 때문에 안정된 방전을 얻기 쉽다. 따라서, 제품에 전기 집진기(1)를 탑재할 때 설치 자유도가 높아진다.

도 12는 실시예 1의 대전부(10)와 비교예 3의 대전부(310)에서의 집진 성능을 얻기 위한 방전 전압에 관한 성능의 차이를 나타낸 그래프이다. 이 그래프로부터, 동일한 집진 성능을 얻기 위해서는 실시예 1의 대전부(10)보다 비교예 3의 대전부(310)의 쪽이 더 큰 방전 전압을 필요로 하는 것을 알 수 있다.

[제1 실시 예의 변형예 1]

도 13은 도 1의 A 부분을 위쪽에서 보았을 때의 평면도로, 본 실시 예의 변형예를 나타낸 도면이다.

실시예 1에서는 방전 전극(11)을 처리 기류의 상류측을 향한 상태에서 접지 전극(12)을 처리 기류와 평행하게 배치했지만, 이에 한정되지 않는다. 변형예 1에서는 도시한 바와 같이, 접지 전극(12)을 처리 기류에 직교하는 방향(처리 기류를 횡단하는 방향 또는 가로지르는 방향)으로 배치하고 있다. 이러한 구성에서도 방전에 의해 발생한 이온은 처리 기류를 횡단하도록(가로지르도록) 확산하기 때문에, 실시예 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이때, 도면에서는 방전 전극(11) 전부가 접지 전극(12)의 처리 기류의 최상류측 단부(상류측의 단면)보다 처리 기류의 하류 측에 배치되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 방전 전극(11)의 일부가 접지 전극(12)의 처리 기류의 최상류측 단부(상류측의 단면)보다 처리 기류의 하류 측에 배치되어 있으면 된다.

즉, 본 실시 예에 있어서, 방전 전극(11)은 처리 기류 내에서 접지 전극(12) 사이에 배치된 적어도 그 복수의 섬유상 도전체의 전부 또는 일부가 접지 전극(12)의 처리 기류의 최상류측 단부보다 처리 기류의 하류측에 배치되어 있으면 된다.

[제1 실시 예의 변형예 2]

실시예 1에서는 방전 전극(11)을 처리 기류의 상류를 향해서 배치했지만, 이에 한정되지 않는다. 변형예 2에서는 방전 전극(11)을 처리 기류의 상류 및 하류를 향해 배치한다. 이 경우, 방전 전극(11)은 도 7a에 나타낸 방전 전극(11)과 도 7b에 나타낸 방전 전극(211)을 합친 형상이 된다. 단, 방전 전극(11)은 그 적어도 일부를 처리 기류의 상류를 향해 배치하고 있으면 된다. 즉, 방전 전극(11)은 처리 기류의 상류 방향을 향하도록 한 부분을 포함하고 있으면 되고, 처리 기류의 하류 방향을 향하도록 한 부분을 더 포함하고 있을 수도 있다.

[제1 실시 예의 변형예 3]

실시예 1에서는 집진부(30)로서 고압 전극(31)과 대향 전극(32)을 구비하고, 고전압 전원(60)에 의해 직류(DC)의 고전압이 인가되면, 대전부(10)에서 대전된 부유 미립자가 정전기력에 의해 대향 전극(32)의 표면에 부착하여 부유 미립자를 집진하는 것을 채용했지만, 이에 한정되지 않는다. 변형예 3에서는 집진부(30)로서, 도 1에 나타낸 전극 타입의 집진 필터가 아닌 섬유 필터로 일렉트릿 가공된 집진 필터를 이용한다. 전자의 집진 필터는 전압을 인가하는 타입의 집진 필터이지만, 후자의 집진 필터는 전압을 인가하지 않는 타입의 집진 필터이다. 혹은 집진부(30)로서 열교환기를 이용할 수도 있다. 열교환기를 이용하는 경우, 예를 들어 공기 조화기의 공기 흡입구에 대전부(10)를 배치하고, 대전부(10)로부터 배출된 공기가 GND 접속(접지)된 열교환기로 통과함으로써 부유 미립자를 제거하면 된다. 이러한 집진부(30)를 이용하는 경우, 전기 집진기(1)는 집진장치로 파악할 수 있다.

[제1 실시 예의 변형예 4]

실시예 1에서는 고전압 전원(60)으로 방전 전극(11)과 접지 전극(12)의 사이에 직류(DC)의 고전압을 인가한 것을 이용하는 경우 밖에 언급하지 않았다. 변형예 4에서는 고전압 전원(60)으로서, 다음 중 어느 하나의 고전압을 인가하는 것을 이용한다.

첫째, 정극성의 직류 고전압을 인가하는 것이다. 이로 인해 방전 전극(11)과 접지 전극(12)에 먼지가 부착하기 어려워지므로, 전극은 수명이 길어질 가능성이 높아진다.

둘째, 부극성의 직류 고전압을 인가하는 것이다. 일반적으로, 코로나 방전에서는 정극성에 비해 부극성에서 오존 발생량이 현저하게 증가하지만, 본 실시 예에서는 오존 발생이 부극성에서도 억제되기 때문에, 부극성도 정극성과 마찬가지로 사용할 수 있다.

셋째, 정극성 또는 음극성의 펄스형 또는 교번형(교류) 고전압을 인가하는 것이다. 이로 인해 정극성의 직류 고전압을 인가하는 경우의 효과 및 부극성의 직류 고전압을 인가하는 경우의 효과를 모두 얻을 수 있다. 또한, 펄스형(교류) 고전압을 인가하는 경우, 절전이 된다.

넷째, 미리 정해진 간격으로, 통상적으로 인가하는 고전압과는 역극성의 고전압을 인가하는 것이다. 대전부(10)는 부유 미립자를 대전시킬 때에, 그 이외의 주변 부분(하우징(50) 등)도 대전시켜 버리는 경우가 있다. 이러한 대전부(10) 주변 부분(하우징(50) 등)의 차지업은 상기와 같은 고전압을 인가함으로써 완화된다.

[제2 실시 예에 따른 전기 집진기의 구성]

도 14는 본 실시 예에 따른 전기 집진기(2)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도시한 바와 같이, 전기 집진기(2)는 대전부(20), 집진부(30), 팬(40), 이들을 수납하는 하우징(50), 및 대전부(20)와 집진부(30)에 고전압을 공급하는 고전압 전원(60)을 구비한다. 여기에서는 하우징(50)을 점선으로 표시하여 하우징(50)의 내부에 마련된 대전부(20) 및 집진부(30)의 구성을 볼 수 있도록 하고 있다. 이 전기 집진기(2)는 대전부(20)와 집진부(30)의 기능이 분리된 2단 전기 집진 방식이다. 여기서, 대전부(20)와 집진부(30)는 탈착 가능한 유닛의 형태로 구성되어 있어도 상관 없다. 본 실시 예에서는 대전 장치의 일례로 대전부(20)를 마련하고 있다.

여기서, 공기 흐름(통풍)의 방향(통풍 방향)은 화살표로 나타낸 바와 같이, 대전부(20)로부터 집진부(30)를 향하는 방향으로 설정되어 있다. 통풍은 집진부(30)의 통풍 방향 하류측(풍하측)에 마련된 팬(40)에 의해 이루어진다.

대전부(20)는 방전을 발생하는 복수의 방전 전극(21)과, 접지(GND)되는 복수의 접지 전극(22)과, 고전압 전원(60)으로부터 공급된 고전압을 복수의 방전 전극(21)에 급전하기 위한 급전 부재(23)를 구비한다. 방전 전극(21)은 고전압이 인가되는 전극이기 때문에, 고압 전극으로 불리기도 한다. 또한, 접지 전극(22)은 방전 전극(21)에 대향하도록 마련되기 때문에, 대향 전극으로 불리기도 한다. 도면에는 복수의 방전 전극(21)의 일례로 방전 전극(21a ~ 21f)을 도시하고, 복수의 접지 전극(22)의 일례로 접지 전극(22a ~ 22c)을 도시하며, 복수의 급전 부재(23)의 일례로 급전 부재(23a, 23b)를 도시하고 있지만, 방전 전극(21), 접지 전극(22), 급전 부재(23)의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 실시 예에 있어서, 방전 전극(21)은 복수의 섬유상 도전체에 의해 형성된다. 복수의 섬유상 도전체는 예를 들면, 섬유 직경이 약 7μm인 탄소 섬유 6000 개를 묶은 것일 수 있다. 그리고, 이 탄소 섬유 다발의 후단을 코킹부(24)에서 코킹하고, 선단을 브러시 형상으로 펼쳐 방전 전극(21)으로 사용할 수 있다. 이때, 섬유상 도전체의 코킹부(24)로부터 돌출된 부분의 길이는 예를 들어 5mm일 수 있고, 섬유상 도전체의 선단에서 코킹부(24)의 후단(급전 부재(23) 측의 단부)까지의 길이는 예를 들어 9mm일 수 있다. 도면에서는 방전 전극(21a ~ 21f)이 각각 복수의 섬유상 도전체를 코킹부(24a ~ 24f)에서 코킹하여 구성되어 있다.

또한, 본 실시 예에 있어서, 방전 전극(21)은 처리 기류의 상류를 향해 배치된다. 예를 들어, 방전 전극(21)을 95mm 간격으로 3개 설치한 급전 부재(23)가 방전 전극(21)의 탄소 섬유의 선단이 처리 기류와 평행하고 또한 처리 기류의 상류를 향하도록 2열 배치된다. 도면에서는 방전 전극(21a ~ 21c)을 설치한 급전 부재(23a)와 방전 전극(21d ~ 21f)을 설치한 급전 부재(23b)가 각 방전 전극(21)의 탄소 섬유의 선단이 처리 기류와 평행하고 또한 처리 기류의 상류를 향하도록 배치되어 있다.

더욱이, 본 실시 예에서는 방전 전극(21)의 양측에 접지 전극(22)이 배치된다. 여기서, 접지 전극(22)은 레그부(25)와 정변부(26)로 이루어지는 T자형 접지 전극으로 한다. 즉, 방전 전극(21)에서 방전에 의해 생기는 이온이 처리 기류의 상류측을 향해서, 그리고 처리 기류를 횡단하도록 확산하는 위치에 T자형 접지 전극(22)이 배치된다. 바꿔 말하면, T자형 접지 전극(22)은 방전 전극(21)에 의해 발생되고 확산된 이온을 처리 기류에 교차하는 방향(처리 기류를 가로지르는 방향)으로 끌어당기는 위치에 배치된다. 예를 들어, 방전 전극(21)으로부터 처리 기류에 직교하는 방향으로 60mm의 위치에 레그부(25)의 폭 10mm, 정변부(26)의 폭 10mm의 접지 전극(22)이 방전 전극(21)의 코킹부(24) 후단과 접지 전극(22)의 레그부(25) 후단(처리 기류의 하류측 단부)이 갖추어지도록 배치된다. 도면에서는 레그부(25a)와 정변부(26a)로 이루어지는 접지 전극(22a)이 방전 전극(21a ~ 21c)을 설치한 급전 부재(23a)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 좌측 위치에 배치되고, 레그부(25b)와 정변부(26b)로 이루어지는 접지 전극(22b)이 방전 전극(21d ~ 21f)을 설치한 급전 부재(23b)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 우측 위치에 배치되어 있다. 또한, 레그부(25c)와 정변부(26c)로 이루어지는 접지 전극(22c)이 급전 부재(23a)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 우측 위치에서 그리고, 급전 부재(23b)로부터 처리 기류에 직교하는 방향의 좌측 위치에 배치되어 있다.

레그부(25) 및 정변부(26)는 도전성을 갖는 평판상 부재(평판상의 도전성 부재)로 구성되어 있다. 그리고, 레그부(25)는 평판상 부재의 평면이 통풍 방향을 따르는 방향으로 마련되어 있고, 정변부(26)는 평판상 부재의 평면이 통풍 방향과 교차하는 방향(처리 기류를 가로지르는 방향)으로 마련되어 있다. 도 14에서 레그부(25)의 평면은 통풍 방향과 일치시키고 있지만(레그부(25)의 평면과 통풍 방향이 이루는 각도가 0°), 반드시 일치시키지 않아도 되며, 정변부(26)의 평면은 퉁풍 방향에 직교시키고 있지만(정변부(26)의 평면과 통풍 방향이 이루는 각도가 90°), 반드시 직교시키지 않아도 된다. 본 실시 예에서는 처리 기류를 따르는 방향으로 배치된 평판상의 제1 전극부의 일례로 레그부(25)를 마련하고 있으며, 처리 기류에 교차하는 방향(처리기류를 가로지르는 방향)으로 배치된 평판상의 제2 전극부의 일례로 정변부(26)를 마련하고 있다. 또한, 제1 전극부와 제2 전극부가 대략 수직이 되도록 제1 전극부의 처리 기류의 상류측 선단 부분과 제2 전극부의 중앙 부분이 접속됨으로써 형성된 접지 전극의 일례로서 T자형 접지 전극(22)을 이용하고 있다.

여기서, 상기에서는 인접한 2개의 접지 전극(22) 사이에 방전 전극(21)을 배치했지만, 인접하는 2개의 접지 전극(22) 사이의 중앙에 방전 전극(21)을 배치할 수도 있다. 또한, 상기에서는 방전 전극(21)으로부터 60mm의 위치에 접지 전극(22)을 배치했지만, 이에 한정되지 않는다. 방전 전극(21)으로부터 20mm 이상 100mm 이하의 위치에 접지 전극(22)을 배치할 수도 있다. 방전 전극(21)에서 접지 전극(22)까지의 거리가 20mm를 하회하면 오존 발생량이 많아지고, 방전 전극(21)에서 접지 전극(22)까지의 거리가 100mm를 상회하면 집진 효율이 저하하기 때문이다.

집진부(30), 팬(40), 하우징(50), 및 고전압 전원(60)은 제1 실시 예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.

[제2 실시 예에 따른 대전부의 효과]

도 15 및 도 16은 방전 전극(21)에 의해 방전이 발생하고 있는 경우의 이온의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 15는 도 14의 B 부분을 확대한 사시도이고, 도 16은 도 14의 B 부분을 위쪽에서 보았을 때의 평면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시 예에서는 방전 전극(21)에 있어서, 섬유상 도전체가 전개되고, 그 선단에서 방전이 발생한다. 여기서, 섬유상 도전체의 선단에서의 방 전량은 극소이기 때문에 오존 발생량은 매우 낮아진다.

또한, 본 실시 예에서는, 접지 전극(22)을 레그부(25)와 정변부(26)로 이루어지는 T자 형상으로 함으로써, 방전 전극(21)과 T자 형상의 접지 전극(22) 사이의 좁은 공간 내의 전계 강도를 증가시켜, 즉 이온 밀도가 증가하여 좁은 공간에서의 확산 하전 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 정변부(26)에 의한 외주부로의 이온 확산 범위를 제어할 수 있게 된다. 이로 인해 집진 효율의 향상과 주변의 차지업 대전의 저감이 양립할 수 있다.

더욱이, 본 실시 예에서는 접지 전극(22)이 접지됨으로써 전위가 규정되기 때문에 전위가 안정된다. 이로 인해 방전 특성이 주변 환경의 영향을 받기 어렵게 되기 때문에, 안정적인 방전을 얻기 쉬워져 제품에 전기 집진기(2)를 탑재할 때 설치 자유도가 높아진다.

나아가, 본 실시 예에서는 섬유상 도전체의 미세한 선단 부분에서 방전하기 때문에, 방전 전극(21)으로부터 넓은 거리를 두고 접지 전극(22)을 배치하더라도 방전이 가능해진다. 즉, 방전 갭을 크게 할 수 있다. 이로 인해 스파크 방전이 발생하기 어려워진다.

이하, 도 1 내지 도 3에 도시한 대전부(10)를 실시예 1로 하고, 도 13에 도시한 대전부(10)를 실시예 2로 하며, 도 14 내지 도 16에 도시된 대전부(20)를 실시예 3으로 하고, 실시예 1 내지 실시예 3의 대전부(10)(20)에서 방전 전극(11)(21)을 처리 기류에 직교시킨 경우의 실시예를 각각 실시예 4 내지 실시예 6으로 해서, 실시예 1 내지 실시예 6의 효과를 상세하게 설명한다.

도 17은 실시예 1 내지 실시예 3의 효과에 대해 나타낸 도면이다.

도면에서 방전 전극 설치 방향 필드에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에서 방전 전극(11)(21)은 처리 기류의 상류 방향을 향해 배치된다. 이 경우, 대전부(10)(20)에서 생성되는 이온은 처리 기류의 상류측에 공급된다.

접지 전극 필드에서, L1은 접지 전극(12)(22)의 처리 기류에 평행한 방향의 평판상 부재(도전성 부재)의 폭을 나타내고, L2는 접지 전극(12)(22)의 처리 기류에 직교하는 방향의 평판상 부재(도전성 부재)의 폭을 나타낸다.

대전부 구성 필드에는 도 1 내지 도 3 및 도 13의 대전부(10)(20)의 구성을 처리 기류의 상류 방향을 상측으로 해서 도시하고 있다. 즉, 실시예 1에서는 제1 실시 예에서 언급한 바와 같이, 접지 전극(12)이 처리 기류와 평행한 방향으로 배치되어 있다. 실시예 2에서는 제1 실시 예의 변형예에서 언급한 바와 같이, 접지 전극(12)이 처리 기류에 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 한편, 실시예 3에서는 제2 실시 예에서 언급한 바와 같이, 접지 전극(22)이 처리 기류와 평행한 방향 및 처리 기류에 직교하는 방향의 양방향으로 배치된 T자 형상으로 되어 있다.

집진 효율 필드에는 처리 기류의 풍속을 1m/s로 한 경우의 집진율을 나타내고 있다. 이러한 집진율 및 오존 발생량 필드의 값으로부터, 어떤 실시예도, 집진 효율을 높일 수 있으며, 또한 오존 발생량을 낮게 억제할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 차지업율 필드에는 실시예 1을 "1.0"으로 했을 때의 하우징의 차지업율을 나타내고 있다. 이러한 차지업율로부터, 실시예 3이 차지업을 가장 줄일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1 내지 실시예 3 중 실시예 3이 가장 집진 효율을 높일 수 있고, 또한 차지업을 저감할 수 있는 위치이다.

도 18은 실시예 4 내지 실시예 6의 효과에 대해 나타낸 도면이다.

도면에서, 방전전극 설치방향 필드에 나타낸 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 있어서, 방전 전극(11)(21)은 처리 기류에 직교하는 방향을 향해 배치된다. 이 경우, 대전부(10)(20)에서 생성되는 이온은 처리 기류에 직교하는 방향으로 주로 공급된다.

접지 전극 필드에서 L1 및 L2의 의미는 도 17과 동일하다.

대전부 구성 필드에는 도 1 내지 도 3 및 도 13의 대전부(10)(20)에서 방전 전극(11)(21)을 처리 기류에 직교시킨 구성을 처리 기류의 상류 방향을 상측으로 해서 나타내고 있다. 즉, 실시예 4에서는 제1 실시 예에서 설명한 것과 마찬가지로, 접지 전극(12)이 처리 기류와 평행한 방향으로 배치되어 있다. 실시 예 5에서는 제1 실시 예의 변형예에서 설명한 것과 마찬가지로, 접지 전극(12)이 처리 기류에 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 한편, 실시예 6에서는 제2 실시 예에서 설명한 것과 마찬가지로, 접지 전극(22)이 처리 기류와 평행한 방향 및 처리 기류에 직교하는 방향의 양방향으로 배치된 T자 형상으로 되어 있다.

집진 효율 필드에는 처리 기류의 풍속을 1m/s로 한 경우의 집진율을 나타내고 있다. 이러한 집진율 및 오존 발생량 필드의 값으로부터, 어떤 실시예도, 집진 효율을 높일 수 있으며, 또한 오존 발생량을 낮게 억제할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 차지업율 필드에는 실시예 4를 “1.0”으로 했을 때의 하우징의 차지업율을 나타내고 있다. 이러한 차지업율로부터, 실시예 6이 차지업을 가장 줄일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 실시예 4 내지 실시예 6 가운데 실시예 6이 가장 집진 효율을 높일 수 있으며, 또한 차지업을 저감할 수 있는 위치이다.

도 19는 도 18의 실시예 6의 대전부(20)와 실시예 4의 대전부(10)에 대한 효과의 차이를 구체적으로 나타낸 도면이다. 여기서, 도 19에서 상면 필드에는 도 18의 실시예 4 및 실시예 6에 대한 대전부 구성 필드의 도면을 위에서 본 평면도를 나타내고, 측면 필드에는 도 18의 실시예 4 및 실시예 6에 대한 대전부 구성 필드의 도면을 옆에서 본 측면도를 나타내고 있다.

도 18의 성능 결과 및 도 19로부터 알 수 있듯이, 실시예 6에서는 처리 기류의 상류 방향으로의 이온 확산 일부가 T자형 접지 전극(22)의 가장자리 부분에 의해 억제된다. 이로 인해, 실시예 4와 같이 접지 전극(12)을 처리 기류와 평행하게 배치하는 경우에 비해 하전 공간이 처리 기류의 상류측에서는 펼쳐지기 어렵게 되어 하우징 등 주변으로의 차지업이 억제된다. 또한, 방전 전극(21)의 선단과 일정 거리에 배치되어 있는 T자형 접지 전극(22)의 전극 면적이 실시예 4에 비해 커지고, 공간 내의 전계 강도를 높임으로써 좁은 공간에서의 확산 하전 효율이 향상하여, 즉 집진 효율을 향상시키고 있다.

여기서, 실시예 6에서는 측면 필드의 도면에서 알 수 있듯이, 방전 전극(21)의 선단이 접지 전극(22)의 최상류측 단부(정변부(26))보다 처리 기류의 하류측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

[제2 실시 예에 있어서 접지 전극의 레그부 폭과 정변부 폭의 비율]

도 20a도 20a, 도 20b 및 도 21a도 21a, 도 21b는 본 실시 예에 따른 T자형 접지 전극(22)의 레그부(25) 폭과 정변부(26) 폭의 비율의 바람직한 범위에 대해 설명하기 위한 도면이다.

도 20a, 도 20b도 20a에, 도 17의 실시예 3에 대한 대전부 구성 필드의 접지 전극(22) 또는 도 18의 실시예 6에 대한 대전부 구성 필드의 접지 전극(22)을 옆에서 볼 때의 형상을 나타낸다. 여기에서는, 도시한 바와 같이, 레그부(25)의 길이를 L1으로 하고, 정변부(26)의 길이를 L2로 하고 있다. 도 20a는 레그부(25)의 하단과 방전 전극(21)의 하단이 처리 기류를 따르는 방향에 대응하는 위치에 있고, L1 = 10mm인 경우를 나타낸다. 또한, 도 20b는 레그부(25)의 하단이 방전 전극(21)의 하단보다 처리 기류를 따르는 방향의 상류측에 있고, L1 < 10mm인 경우(예를 들어, L1 = 5mm인 경우)를 나타낸다. 여기서, 도면에서는 방전 전극(21)의 하단 위치를 대전부(20)와 집진부(30)의 경계를 나타내는 점선으로 나타내고 있다.

도 21a에 방전 갭이 60mm이며, 접지 전극(22)의 레그부(25) 하단 및 방전 전극(21)의 하단이 처리 기류를 따르는 방향의 위치가 정렬되어 있다는 조건 하에서, L1 = 10mm로 일정하게 하고, L2의 길이를 변화시킨 경우의 집진 효율 및 차지업율의 변화를 그래프로 나타낸다.

먼저, 실선으로 표시된 집진 효율의 변화를 나타내는 그래프로부터, L2 / L1 ≤ 1의 경우에 집진 효율이 90% 이상이 되는 것을 알 수 있다. 여기서, L2 / L1이 커진 경우에 집진 효율이 저하되는 요인으로는 정변부(26)의 단부와 방전 전극(21)의 선단 간의 거리가 짧아지기 때문에, 이온의 확산 거리가 충분하지 않아 하전 효율이 감소하는 경우를 들 수 있다.

이어서, 점선으로 나타낸 차지업율의 변화를 나타내는 그래프로부터, 0.4 ≤ L2 / L1의 경우에 차지업율이 0.7 이하가 되는 것을 알 수 있다.

따라서, 비 L2 / L1은 0.4 ≤ L2 / L1 ≤ 1을 충족하는 값으로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

도 21b에 방전 갭이 60mm이며, 접지 전극(22)의 레그부(25)의 하단이 방전 전극(21)의 하단보다 처리 기류를 따르는 방향의 상류측에 있다는 조건 하에, L1 = 5mm로 일정하게 하고, L2의 길이를 변화시킨 경우의 집진 효율 및 차지업율의 변화를 그래프로 나타낸다.

먼저, 실선으로 표시된 집진 효율의 변화를 나타내는 그래프로부터, L2 / L1 ≤ 2의 경우에 집진 효율이 90% 이상이 되는 것을 알 수 있다.

이어서, 점선으로 나타낸 차지업율의 변화를 나타내는 그래프로부터, 0.4 ≤ L2 / L1의 경우에 차지업율이 0.7 이하가 되는 것을 알 수 있다.

따라서, 비 L2 / L1은 0.4 ≤ L2 / L1 ≤ 2를 충족하는 값으로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

[제2 실시 예의 변형예 1]

실시예 1 내지 실시예 3에서는 방전 전극(11)(21)을 처리 기류의 상류를 향해 배치하고, 실시예 4 내지 실시예 6에서는 방전 전극(11)(21)을 처리 기류에 직교하는 방향을 향해 배치했지만, 이에 한정되지 않는다. 변형예 1에서는 예를 들어, 집진부(30)로서 섬유로 이루어진 집진 필터를 사용하는 경우, 방전 전극(11)(21)을 처리 기류의 하류를 향해 배치한다. 혹은, 변형예 1에서는 예를 들어, 방전 전극(11)(21)을 처리 기류를 따르는 방향에 대해 경사지게 배치할 수도 있다. 예를 들어, 처리 기류의 상류 방향에 대하여 45° 기울여 배치하거나 처리 기류의 하류 방향에 대하여 45° 기울여 배치할 수 있다.

[제2 실시 예의 변형예 2]

제2 실시 예에 대해서도 제1 실시 예의 변형예 3 및 변형예 4는 마찬가지로 적용 가능하다.

Claims (15)

1. 복수의 도전성 섬유(electrically conductive fiber)를 포함하며, 방전에 의해 이온을 발생시키고 확산시키는 방전 전극과,

   접지 전위로 유지되고, 상기 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어당겨서 처리 기류 중에 포함된 부유 미립자를 상기 이온에 의해 대전시키는 접지 전극을 포함하고,

   상기 방전 전극은 상기 처리 기류 내에서 상기 접지 전극 사이에 배치되고, 상기 방전 전극의 상기 복수의 도전성 섬유가 상기 접지 전극의 상기 처리 기류의 상류측 단부보다 상기 처리 기류의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 대전부 및,

   상기 대전부에 의해 대전된 부유 미립자를 부착시킴으로써 집진하는 집진부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방전 전극의 상기 복수의 도전성 섬유는 상기 처리 기류의 상류를 향하여 이온을 발생시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 접지 전극은 상기 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 상기 처리 기류에 교차하는 방향으로 끌어당기는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 방전 전극은 인접하는 2개의 상기 접지 전극 사이의 중앙에 설치되고, 상기 처리 기류에 직교하는 방향의 상기 접지 전극까지의 이격 거리가 20mm 이상 100mm 이하가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 접지 전극은 평판상의 도전성 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 접지 전극은, 상기 접지 전극의 상기 방전 전극에 대한 배치 방향이 상기 처리 기류에 직교하며, 상기 평판상의 도전성 부재가 상기 처리기류와 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 접지 전극은, 상기 접지 전극의 상기 방전 전극에 대한 배치방향이 상기 처리 기류에 직교하며, 상기 평판상의 도전성 부재가 상기 처리기류를 가로지르도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 접지 전극은 상기 처리 기류를 와 평행한 방향으로 배치된 평판상의 제1 전극부와, 상기 처리 기류를 가로지르는 방향으로 배치된 평판상의 제2 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는전기 집진 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 접지 전극은 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 T형상을 이루도록 상기 처리 기류의 상류측에 위치한 상기 제1 전극부의 단부와 상기 제2 전극부의 중앙 부분이 접합되는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 접지 전극은 상기 제1 전극부의 상기 처리 기류와 평행한 방향의 길이를 L1으로 하고, 상기 제2 전극부의 상기 처리 기류를 가로지르는 방향의 길이를 L2로 한 경우에, 0. 4 ≤ L2 / L1 ≤ 2 인 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 방전 전극은 상기 제1 전극부의 상기 처리 기류의 상류측에 위치한 단부보다 상기 처리 기류의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
12. 제 1항에 있어서

    상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 고전압을 인가하는 고전압 전원을 더 포함하며, 상기 고전압 전원은 상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 정극성 또는 부극성의 직류 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 고전압을 인가하는 고전압 전원을 더 포함하며, 상기 고전압 전원은 상기 방전 전극과 상기 접지 전극의 사이에 정극성 또는 부극성의 교류 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 집진부는 표면이 절연성 재료의 막으로 피복된 판상의 제1집진 전극과 도전성을 갖는 판상의 제2 집진전극을 포함하며, 제1 집진전극과 제2 집진전극은 번갈아가며 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 집진 장치.
15. 복수의 도전성 섬유(electrically conductive fiber)를 포함하며, 방전에 의해 이온을 발생시키고 확산시키는 방전 전극과,

    접지 전위로 유지되고, 상기 방전 전극에 의해 발생되고 확산된 이온을 끌어당겨서 처리 기류 중에 포함된 부유 미립자를 상기 이온에 의해 대전시키는, 평판상의 도전성 부재로 형성되는 접지 전극을 포함하고,

    상기 방전 전극은 상기 처리 기류 내에서 상기 접지 전극 사이에 배치되고, 상기 방전 전극의 상기 복수의 도전성 섬유가 상기 접지 전극의 상기 처리 기류의 상류측 단부보다 상기 처리 기류의 하류측에 배치되며,

    상기 접지 전극은 상기 처리 기류를 와 평행한 방향으로 배치된 평판상의 제1 전극부와, 상기 처리 기류를 가로지르는 방향으로 배치된 평판상의 제2 전극부를 포함하고,

    상기 접지 전극은 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 T형상을 이루도록 상기 처리 기류의 상류측에 위치한 상기 제1 전극부의 단부와 상기 제2 전극부의 중앙 부분이 접합되는 것을 특징으로 하는 대전 장치.

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