CN102656953B

CN102656953B - 复合等离子体发生装置

Info

Publication number: CN102656953B
Application number: CN201080051499.9A
Authority: CN
Inventors: 朴荣培
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: JP2013509564A; JP5672564B2; CN102656953A; US20120217875A1; KR100965491B1; WO2011052867A1

Abstract

本发明涉及一种复合等离子体发生装置，更具体而言，涉及一种复合等离子体发生装置，通过对因电晕放电被离子化的气体施加电磁波的同时，喷射氢气和氧气，从而以简单的结构也能发生大火力，并且，将供电磁波流动的波导管设计为根据斐波纳契数列的螺旋形曲线状，将电磁波集中照射到因电晕放电而被离子化的气体，进一步喷射使海水汽化的蒸汽，从而能够更加提高爆发力。

Description

复合等离子体发生装置

技术领域

本发明涉及一种复合等离子体发生装置，在气体喷射环境下，对两个电极施加电压时发生电晕放电，并对因电晕放电被离子化的气体施加电磁波的同时，喷射氢气和氧气增大火力，从而能够代替石油或煤炭等化石燃料用作热源。

背景技术

一般，电晕放电是一种在气体环境下发生的放电，向两个电极施加交流或直流电压时，气体产生电离而局部自持放电的现象。

电晕放电的应用领域非常广泛，作为其例，韩国授权专利第10-0239017号提出使用因电场而产生的电晕放电的室内空调机，另外，韩国授权专利第10-0194975号提出利用电晕放电装置的排气净化装置，所述电晕放电装置通过由电压放电的电晕将气体形成为等离子体形态。

如此，电晕放电主要用于分解处理空气中的有害物质，有时还适用于改变金属或合成树脂表面的改性。

一方面，电磁波或微波意味着对具有无线电波及红外线之间的波长的电磁波放射由速调管和磁控管发生的波长1mm~10cm之间（小于无线电波且大于红外线的波长）的电磁，其用途是主要用于加热或干燥微波炉等对象物，也可以用作一种火炬等点燃装置。

但是，单纯的依靠电磁波的点火装置，由于其火力按照电磁波发生装置的规模而决定，因此，例如，为了适用于熔融处理废弃物等的大型系统，需要规模非常大的电磁波发生装置，因此存在没有效益性的缺点。

因此，需要一种以小型且廉价的装置也能产生大火力及高温火焰的等离子体发生装置。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种复合等离子体发生装置，在气体喷射环境下，对两个电极施加电压时发生电晕放电，对因电晕放电被离子化的气体施加电磁波的同时，喷射氢气和氧气，从而以简单的结构发生大火力，并且能够代替石油或煤炭等化石燃料用作热源。

本发明的另一目的在于，提供一种复合等离子体发生装置，所述装置将流电磁波的波导管设计为根据斐波纳契数列的螺旋形曲线状，并将电磁波集中照射到因电晕放电而被离子化的气体，并喷射使海水汽化的蒸汽，从而更加提高爆发力。

为达成所述目的，本发明提供复合等离子体发生装置，其特征在于，包括：电晕放电部10，在预定长度的壳体11内部注入空气，在所述壳体中央及内壁分别相隔开设置电极；电磁波发生部20，在流电磁波的波导管22的一侧形成轴孔23，所述壳体11的端部垂直结合在所述轴孔23；燃烧用气体发生器30，其产生燃烧用气体；气体喷射器50，在与所述轴孔23连通的火焰放射口19的内侧设置用于点火的火花塞18，向所述火花塞的周围喷射燃烧用气体。

作为优选形态，所述轴孔23对于具有预定长度的波导管22形成在偏心位置，所述波导管22朝轴孔22的方向形成为螺旋形曲线状，所述螺旋形曲线是根据斐波纳契数列的曲面。

附图说明

图1是根据本发明的复合等离子体发生装置的主要部分的分解立体图。

图2是根据本发明的复合等离子体发生装置的主要部分的组装立体图。

图3是示出根据本发明一实施例的复合等离子体发生装置的动作状态的截面图。

图4是根据本发明的电晕放电部的平面图。

图5是示出根据跟发明的电磁波发生部的波导管形态的平面图。

图6是示出根据本发明的第二实施例的复合等离子体发生装置的动作状态的截面图。

图7是示出在根据本发明的复合等离子体发生装置发生火焰的状态的照片。

附图标记说明

4：屏蔽圈，5：金属板，10：电晕放电部，11：壳体，11`、19`、22`：凸缘，12：空气喷射器，13：电极棒，14：第一电极，15：石英管，16：第二电极，17：绝缘体，18：火花塞，19：火焰喷射口，20：电磁波发生部，21：电磁波发生器，22：波导管，23：轴孔，24：曲线，30：燃烧用气体发生器，31：第一配管，32：排气孔，35：电极，36：线圈，40：海水槽，41：第二配管，50：气体喷射器，W：水，M：电磁波，S：海水。

具体实施方式

以下，参照示出本发明的实施例的附图详细说明本发明，附图结构只不过是用来说明本发明的优选形态的一实施形态而已，并不限定本发明。

图1是根据本发明的复合等离子体发生装置的主要部分的分解立体图，图2是根据本发明的复合等离子体发生装置的主要部分的组装立体图，图3是示出根据本发明一实施例的复合等离子体发生装置的动作状态的截面图，图4是根据本发明的电晕放电部的平面图，图5是示出根据跟发明的电磁波发生部的波导管形态的平面图。

首先，如图1至图3所示，根据本发明的第一实施例的本发明的复合等离子体发生装置，大致包括：电晕放电部10、电磁波发生部20、燃烧用气体发生部30及气体喷射器50，所述电磁波发生部20的波导管22，如图5所示，可以形成为直线或曲线状，对此将在后面进一步详细说明。

所述电晕放电部10包括具有预定长度的壳体11，在所述壳体11的一侧（上部）设置至少一个空气喷射器12用于向壳体11的内部注入空气，在另一侧（下部）下端形成凸缘11`，并通过螺栓等固定单元结合在位于电磁波发生部20的轴孔23上端的凸缘22`。

此时，如图3所示，所述空气喷射器12朝壳体11的中心轴侧向下倾斜形成，如图4所示，在平面看时从中心偏离设置，因此，通过空气喷射器12注入的空气在壳体11内涡旋并往下流。

在所述壳体11的上端中心电极棒13贯穿壳体内侧螺丝结合，在所述壳体11的内部中心形成第一电极14，所述电极棒13和第一电极14互相电连接。

并且，在壳体11的内壁形成与所述第一电极14隔开预定距离的第二电极16，所述第二电极16通过从壳体11的侧面贯穿的电极16`通电。此时，在所述壳体内壁的第二电极16的内面设置石英管15，在所述第二电极16和壳体11的内壁之间设置绝缘体17，而使第二电极16和壳体11绝缘。

所述电磁波发生部20，在一侧设置产生电磁波M的电磁波发生器21，在另一侧形成用于结合所述壳体11的轴孔23。此时，所述电磁波发生器21可以设置至少一个，或如图所示可以设置2个以上，设置多个电磁波发生器时，在各电磁波发生器21产生的电磁波经由波导管22到达轴孔23内部的下部石英管15，为了使到达石英管的电磁波互相分离，可以设置隔壁26来上下分离波导管22，此时，由于设有多个小容量的电磁波发生器21，因此有利于费用及小型化方面。

所述波导管22是使在电磁波发生器21产生的电磁波M移动至轴孔23的管道，在所述轴孔23的周边设有下部石英管15，该下部石英管15与设置在壳体11内面的上部石英管15单独设置。即，所述石英管15分为设置在壳体11的内部的上部石英管15和设置在波导管22上的轴孔23的下部石英管15，在各石英管之间设置屏蔽圈4和金属圈5。

所述屏蔽圈4是由陶瓷等而成的一种绝缘物，分离上部石英管和下部石英管并使之绝缘，所述金属圈5是使壳体11和下部石英管15相通电的磁控电极。

此处，如图5b所示，所述波导管22可以为一般使用的平面直线形态，优选，如图5a所示，形成为平面螺旋形曲线状，将波导管22形成为螺旋形曲线时，所述曲线如耳蜗管或葵花籽形成为按照斐波纳契数列的曲线。

据此可知，如图5a所示，当电磁波M碰撞在根据斐波纳契数列的曲线24面而反射时，在任何位置都反射到轴孔23的下部石英管15，并且，由于下部石英管15和围绕其周边的波导管22形成为圆形，因此由在圆形空间内的空腔共振电磁波M几乎没有损失而集中照射到石英管15，因此其效率增加。

并且，如图3所示，在所述波导管22的周边设置冷却水机壳60，为了使冷却水循环，在所述冷却水壳体的一侧具备流入口61，在另一侧具备流出口62，通过冷却水的循环来冷却因所述电磁波M发生的热。

一方面，在所述下部石英管15的下端具备石英管固定管15`，在所述固定管15`的外面设置火焰喷射口19，固定管15`和火焰喷射口19互相螺丝结合，在所述火焰喷射口19的外面形成凸缘19`而能够结合在熔融炉或加热炉等适当部位。

设置在电极棒13的下端的火花塞18用于点燃火花，火花塞18从所述电极棒13延长以能够从电极棒13施加电流，电极棒13贯穿第一电极14的内部而位于下部石英管内部，所述电极棒13通过气缸液压装置或马达驱动等公知的机械驱动单元上下往返移动。

所述燃烧用气体发生器30是产生喷射到火花塞18的周围的燃烧用气体的装置，如图所示，所述燃烧用气体发生器是在储藏有水W的容器的底部相接近地设置至少一对电极35，在所述电极35周围形成线圈36进行水电解的方式，但本发明并不限定于此。

所述燃烧用气体例如可以为氢气-氧气体或者仲氢。仲氢为燃烧用气体中的一个，与具有高燃烧特性的正氢不同，具有氢的缓慢的燃烧形态，由于其特性，适合用于煤气灶等厨房用具的火焰源，本发明的燃烧用气体并不限定于此，只要是可燃气体不局限于其种类。

所述燃烧用气体发生器30生产氢气-氧气时，可以适用例示结构的水电解方式，此时，不加任何化学触媒只用水来生产氢气及氧气，因此有利于制造及环境方面。

图6是示出根据本发明第二实施例的复合等离子体发生装置的动作状态的截面图。图7是摄影通过根据本发明的复合等离子体发生装置发生火焰的状态的照片。

当所述电晕放电部10和电磁波发生部20及燃烧用气体发生器30分别相同条件时，在火花塞18的周围吹入汽化海水的海水气体则火力及温度上升。即，由于在海水中含有大量重氢或盐分，因此，这些成分发生火焰时爆发力更大，所以不仅从火焰喷射口19吐出很强的火焰，而且温度也上升。

为此，可以另外设置使海水汽化的装置，通过另外的管道与所述燃烧用气体一起喷射到火花塞18的周围，但还可以考虑，如图6所示，与燃烧用气体结合通过气体喷射器50喷射的方法。

根据图6，可知在第一配管31的端部形成至少一个排气孔32使得连接在所述燃烧用气体发生器30的第一配管31的端部浸渍于海水槽40的底部而使燃烧用气体饱和在海水槽40内，在所述海水槽40的上部回收饱和上升的燃烧用气体的第二配管41连接在所述气体喷射器50。

这样，燃烧用气体通过第一配管31传送到海水槽40底部为止，并通过排气孔32排放到海水内部，然后在海水内以微细的气泡形态上升浮游，并与包含在海水内的重氢及/或盐分结合。如此，含有海水气体的燃烧用气体被回收至第二配管41而通过气体喷射器50喷射，从而火焰的火力及温度上升。

以下，根据图3或图6说明本发明的作用，据此本发明将会更加具体化。

首先，空气通过空气喷射器12流入到壳体11内而蜗旋下降时，第一电极14和第二电极16相通电发生电晕放电，由此涡流空气被离子化。

被离子化的空气经由轴孔23时，被露出在于波导管22诱导的电磁波M而其离子化速度变快，同时，随着火花塞18在下部石英管15的内部上下往返移动施加高电荷，在火花塞18发生火花而产生火焰。

此时，向火焰喷射口19内喷射例如氢气-氧气或仲氢气等燃烧用气体，气体与空气一起燃烧的同时朝火焰喷射口19的下侧发生很强的火花。

根据本发明，如图7的照片所示，通过火焰喷射口19产生的火焰与一般的等离子体火花不同，由被离子化速度变快的空气而发生爆发，因此，不仅火花大而且能发出高热，因此能够设置在熔融处理废弃物的熔融炉或加热炉，并能够代替煤炭或石油等化石燃料，因此非常有利。

在所述说明及附图中记载了各构成元件的性能及容量或材质等，但这些是示出本发明的优选一实施形态的图面结构而已，本发明并不限定于例示结构或标记，可根据需要进行设计变更。因此，本领域的技术人员可参照所述内容变更为与其相同或均等的手段，并且，应解释为这些变更及置换属于本发明的保护范围内。

工业利用可能性

根据本发明，对因电晕放电被离子化的气体施加电磁波的同时，喷射氢气和氧气，从而能以简单的结构产生大火力，适用在加热炉或熔融炉时，能以低费用创出高效率。

通过将波导管设计为根据斐波纳契数列的螺旋形曲线状，将电磁波集中照射到因电晕放电而被离子化的气体，并喷射汽化海水的蒸汽，从而能够进一步提高爆发力，此时，可适用于大型加热炉或熔融炉。

进一步，根据本发明的等离子体发生装置，由于火焰不需要燃烧石油或煤炭等化石燃料，因此不仅能够节约日益枯竭的能量资源，而且，不会排放因燃烧而产生的二氧化碳等的有害气体，所以能够防止环境污染。

Claims

1. 一种复合等离子体发生装置，其特征在于，包括：

电晕放电部（10），在预定长度的壳体（11）内部注入空气，在所述壳体中央及内壁分别相隔开设置第一电极（14）及第二电极（16），并包含形成在各电极之间的石英管（15）；

电磁波发生部（20），在流电磁波的波导管（22）的一侧形成轴孔（23），所述壳体（11）的端部垂直结合在所述轴孔（23），在轴孔（23）贯穿到达电磁波的石英管（15）；

燃烧用气体发生器（30），产生燃烧用气体；

气体喷射器（50），在与所述轴孔（23）连通的火焰放射口（19）的内侧设置用于点火的火花塞（18），向所述火花塞的周围喷射燃烧用气体；

所述燃烧用气体发生器（30）在储藏有水的容器的底部相接近地设置至少一对电极（35），在所述电极周边形成线圈（36）而进行水电解。

2. 根据权利要求1所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，所述轴孔（23）对于具有预定长度的波导管（22）形成在偏心位置，所述波导管（22）朝轴孔（23）方向形成为螺旋形曲线状。

3. 根据权利要求2所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，所述螺旋形曲线是根据斐波纳契数列的曲线。

4. 根据权利要求1所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，所述轴孔（23）周边的波导管（22）形成为圆筒形以使电磁波（M）共振。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，在所述波导管（22）一侧的上下部分别设置电磁波发生器（21），在所述波导管内部形成隔壁（26）以分离诱导在各电磁波发生器产生的电磁波（M）。

6. 根据权利要求1至4中任一项所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，在所述波导管（22）的外部设有冷却水机壳（60），在所述冷却水机壳具备供冷却水循环的流入口（61）及流出口（62）。

7. 根据权利要求1所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，所述火花塞（18）贯穿壳体（10）中央的第一电极（14）延长至火焰放射口（19）内侧。

8. 根据权利要求1所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，在所述壳体（11）内壁和第二电极（16）之间设置绝缘体（17）。

9. 根据权利要求1所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，在所述火花塞的周围除燃烧用气体外还喷射使海水汽化的海水气体。

10. 根据权利要求9所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，所述海水气体与燃烧用气体结合并通过气体喷射器（50）喷射，在与所述燃烧用气体发生器（30）连接的第一配管（31）的端部形成至少一个排气孔（32）以便第一配管（31）的端部浸渍在海水槽（40）的底部而使燃烧用气体在海水槽内饱和，在所述海水槽（40）的上部回收饱和上升的燃烧用气体的第二配管（41）连接在所述气体喷射器（50）。

11. 根据权利要求1所述的复合等离子体发生装置，其特征在于，用于向所述壳体（11）的内部注入空气的空气喷射器（12）朝壳体中心朝下倾斜的同时偏离地连接到中心位置，所注入的空气边涡旋边朝下移动。