KR0139672B1 - A circuit for producing sources of electricity - Google Patents
A circuit for producing sources of electricityInfo
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Abstract
본 발명은 가스 제거 및 집진(集塵)에 관한 것으로, 특히 방형파 펄스 전압을 생성 하여 가스 제거 및 집진을 동시에 행할 수 있도록 한 가스 제거 및 집진 장치의 전원 공급 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to gas removal and dust collection, and more particularly, to a power supply circuit of a gas removal and dust collection device capable of simultaneously performing gas removal and dust collection by generating a square wave pulse voltage.
이러한 본 발명은 입력 교류 전원을 전파 정류하여 직류 전압으로 만들고, 발진회로를 이용하여 발진 펄스를 생성한후 그 발진 펄스로 트랜지스터를 온/오프 제어하여 트랜스의 1차측과 2차측 권선비로 직류 전압을 여기시켜 가스 제거 및 집진이 동시에 가능하도록 오버 슈트가 포함된 방형파 고전압을 생성하여 오버 슈트가 포함된 영역에서는 저온 플라즈마 또는 열 플라즈마 화학 반응으로 가스를 제거하게 되고, 아울러 오버슈트 영역이 끝나고 방형파의 안정한 전압이 되면 포집부의 포집 전극에 직류 고전압을 공급하여 집진을 행하게 되는 것이다.The present invention makes the DC voltage by full-wave rectification of the input AC power, generates an oscillation pulse using the oscillation circuit, and then controls the transistor on / off with the oscillation pulse to control the DC voltage at the primary and secondary winding ratios of the transformer. Excited to generate a square wave high voltage with overshoot so that the gas can be removed and dust collection at the same time in the region containing the overshoot to remove the gas by a low-temperature plasma or thermal plasma chemical reaction, and at the end of the overshoot region When the voltage becomes stable, dust collection is performed by supplying a DC high voltage to the collecting electrode of the collecting unit.
Description
제1도는 종래 PPCP방식의 가스 제거 장치의 전원 공급 회로도.1 is a power supply circuit diagram of a conventional PPCP gas removal apparatus.
제2도는 제1도의 로터리 스파크 갭 출력 파형도.2 is a rotary spark gap output waveform of FIG.
제3도는 종래 SPCP방식의 가스 제거 장치 구성도로써3 is a schematic diagram of a gas removal apparatus of a conventional SPCP method.
(a)는 정면도이고,(a) is a front view,
(b)는 평면도이다.(b) is a top view.
제4도는 종래 2단식 집진 장치 구성도.4 is a configuration diagram of a conventional two-stage dust collector.
제5도는 본 발명에 따른 가스제거 및 집진 장치의 전원 공급 회로도.5 is a power supply circuit diagram of the degassing and collecting device according to the present invention.
제6도는 제5도에 적용되는 반응기의 형상도로써,FIG. 6 is a diagram of a reactor applied to FIG.
(a)는 선-평판 전극 형상도이고,(a) is a line-flat electrode shape diagram,
(b)는 선-실린더 전극 형상도이다.(b) is a line-cylinder electrode figure.
제7도는 제5도에 의한 출력 전압 파형도.7 is an output voltage waveform diagram according to FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
16:정류부 17:평활 콘덴서16: rectifier 17: smoothing capacitor
18:발진부19:트랜지스터18: oscillation unit 19: transistor
20:트랜스20: Trans
본 발명은 가스 제거 및 집진(集塵)에 관한 것으로, 특히 방형파 펄스 전압을 생성하여 가스 제거 및 집진을 동시에 행할 수 있도록 한 가스 제거 및 집진 장치의 전원 공급 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to gas removal and dust collection, and more particularly, to a power supply circuit of a gas removal and dust collection device capable of simultaneously performing gas removal and dust collection by generating a square wave pulse voltage.
통상, 가스 제거 장치는 PPCP방식과 SPCP방식을 이용하게 되고, 집진 장치는 2단식 집진 장치를 이용한다.Usually, the gas removal device uses a PPCP method and an SPCP method, and the dust collector uses a two-stage dust collector.
PPCP방식일 경우 선-평판전극과 선-실린더 전극을 이용하며, 그 원리는 전기적으로 중성인 원자의 전자를 순간적으로 가속시켜 중성원자로부터 전자를 이탈시킴에 의하여 화학적으로 반응성이 풍부한 화학적 활성종을 만들게 되는 저온 플라즈마를 이용하는 플라즈마 화학이다.In the case of PPCP method, a line-plate electrode and a line-cylinder electrode are used.The principle is to accelerate chemically active atoms of electrically neutral atoms and to release electrons from neutral atoms, thereby removing chemically reactive chemically active species. It is plasma chemistry that uses low temperature plasma.
이때, 사용되는 전원 장치는 중성원자의 전자를 순간적으로 가속시키기 위하여 전압의 상승시간(Rising Time)이 나노초(NANO SECOND)대가 되어야 한다.In this case, the power supply used must have a rising time of the voltage in nanoseconds (NANO SECOND) in order to accelerate the electrons of the neutral atom instantaneously.
이를 구현한 종래의 가스 제거 장치의 전원 공급 회로는 첨부된 도면 제1도에 도시된 바와 같이, 직류 고전압의 전원을 공급하는 고전압 전원부(1)와, 저항(2)를 통한 직류 고전압을 충,방전하기 위한 콘덴서(3)와, 동력을 발생하는 모터(4)와, 상기 모터(4)에서 발생된 동력으로 고속 회전되어 스파크를 일으키는 로터리 스파크간극(5)과, 상기 로터리 스파크 간극(5)에서 발생된 출력 전압으로 반응하여 가스를 제거하는 전극(반응기:6)으로 구성되었다.As shown in FIG. 1, the power supply circuit of the conventional gas removal apparatus implementing the same includes a high voltage power supply unit 1 supplying a DC high voltage power and a DC high voltage through the resistor 2. A condenser 3 for discharging, a motor 4 for generating power, a rotary spark gap 5 that rotates at high speed with power generated by the motor 4 to generate sparks, and the rotary spark gap 5 It consists of an electrode (reactor: 6) that reacts with the output voltage generated at and removes the gas.
이와 같이 구성된 종래 PPCP방식의 가스 제거 장치는 고전압 전원부(1)에서 고압의 직류 전원을 공급하게 되고, 그 공급되는 고압의 전원은 저항(2)을 통한 후 콘덴서(3)에서 충,방전된다.The conventional PPCP gas removal apparatus configured as described above supplies high voltage DC power from the high voltage power supply unit 1, and the high voltage power supplied through the resistor 2 is charged and discharged in the capacitor 3.
콘덴서(3)에서 방전되는 고전압은 로터리 스파크 간극(5)에 인가되며, 이때 로터리 스파크 간극(5)은 모터(4)에서 발생되는 동력으로 고속 회전되어 불꽃 방전을 하게 되고, 그 결과로 제2도와 같이 전압의 상승 시간이 수십-수백 nsec가 되는 전압을 출력시키게 된다.The high voltage discharged from the condenser 3 is applied to the rotary spark gap 5, where the rotary spark gap 5 is rotated at a high speed by the power generated by the motor 4 to discharge the spark, and as a result, the second As shown in the figure, a voltage having a rise time of several tens to hundreds of nsec is outputted.
이에 따라 전극(반응기:6)은 인가되는 상승 시간이 수십-수백 nsec가 되는 고전압으로 저온 플라즈마의 화학적 반응을 하여 가스를 제거하게된다.Accordingly, the electrode (reactor: 6) removes gas by chemically reacting the low-temperature plasma at a high voltage at which the rise time applied is several tens to hundreds of nsec.
그리고, 종래 SPCP방식의 가스 제거 장치는 제3도에도시된 바와 같이 파인 세라믹(7) 상부에는 +전극(8)을 일정 배열로 형성하고, 상기 파인 세라믹(7) 하부에는 접지 전극(9)을 형성시켜 가스를 제거하게 된다.In the conventional SPCP gas removal apparatus, as shown in FIG. 3, the + electrodes 8 are formed in a predetermined arrangement on the fine ceramics 7, and the ground electrodes 9 are disposed below the fine ceramics 7. To form a gas to remove the gas.
즉, SPCP방식은 파인 세라믹(7)상에 형성된 +전극(8)에 고전압 및 고주파의 전압을 인가하여 연면 방전을 발생시키게 되고, 이러한 연면 방전에 의해 플라즈마 화학 반응을 일으켜 가스를 제거하게 된다.In other words, the SPCP method generates a surface discharge by applying a high voltage and a high frequency voltage to the + electrode 8 formed on the fine ceramic 7, and causes the plasma chemical reaction to remove the gas by the surface discharge.
이때, SPCP방식은 전술한 PPCP 방식과는 달리 열 플라즈마 방식이다.At this time, unlike the PPCP method described above, the SPCP method is a thermal plasma method.
그리고, 종래의 집진 장치는 전리부로만 구성되어 하전된 먼지 입자를 전리부에 부착시켜 집진하는 일단식과 먼지 입자를 하전시키는 전리부와 하전된 먼지 입자를 쿨롱력으로 포집하는 포집부로 구성된 이단식으로 대별된다.In addition, the conventional dust collector is composed of only the ionizing portion is a two-stage type consisting of a single type of dust to attach the charged dust particles to the ionizing portion and the ionizing portion to charge the dust particles and the collecting portion for collecting the charged dust particles with Coulomb force. It is rough.
여기서 종래 이단식 집진 장치는 첨부된 도면 제4도에 도시된 바와 같이, 방전극(10)과 접지극인 방전 대응극(11)과 전원을 인가하는 전리부 전원단(12a)로 이루어진 전리부(A)와, 먼지를 포집하기 위한 포집극(13)과 접지극인 포집 대응극(14)과 전원을 인가하는 포집부 전원단(12b)으로 이루어진 포집부(B)로 구성되었다.In the conventional two-stage dust collector, as shown in FIG. 4, the ionizing unit A includes a discharge electrode 10, a discharge counter electrode 11, which is a ground electrode, and an ionizing unit power supply terminal 12a for applying power. ), And a collecting part (B) consisting of a collecting electrode (13) for collecting dust, a collecting counter electrode (14) serving as a grounding electrode, and a collecting part power supply terminal (12b) for applying power.
이와 같이 구성된 종래의 이단식 집진 장치는 전리부 전원단(12a) 및 포집부 전원단(12b)에서 각각 직류 고전압 전원(DC3-5KV)을 방전극(10)과 포집극(13)에 각각 인가하게 된다.The conventional two-stage dust collector is configured to apply DC high voltage power (DC3-5KV) to the discharge electrode 10 and the collecting electrode 13, respectively, at the ionizing unit power stage 12a and the collecting unit power stage 12b. do.
그리하면 방전극(10)은 불꽃 방전을하여 먼지 입자를 하전시키게 되고, 포집극(13)은 하전된 먼지 입자를 쿨롱력으로 포집을 하여 먼지를 집진하게 된다.Thus, the discharge electrode 10 discharges sparks to charge the dust particles, and the collecting electrode 13 collects the charged dust particles with a Coulomb force to collect dust.
그러나 이와 같은 종래의 가스 제거 및 집진 장치는 전원 전압의 파형이 한개의 기능(가스 제거 또는 집진)만이 수행하도록 되어 있다.However, such a conventional degassing and dust collecting device is designed such that the waveform of the power supply voltage performs only one function (gas removing or collecting).
즉, 가스 제거 장치의 경우는 PPCP방식일 경우 급준 펄스를 이용하고, SPCP방식일 경우 고압 고주파 전원이므로 집진은 불가능한 문제점이 있었고, 집진 장치는 일단식과 이단식이 모두 직류 고전압을 사용하므로 가스 제거가 불가능한 문제점이 있었다.In other words, in the case of the gas removal device, a steep pulse is used in the case of PPCP method, and in the case of the SPCP method, there is a problem that dust collection is impossible because it is a high voltage high frequency power supply. There was a problem.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 가스 제거 장치 및 집진 장치의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 방형파 펄스 전압을 생성하여 가스제거 및 집진을 동시에 행할 수 있도록 가스 제거 및 집진 장치의 전원 공급 회로를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the problems of the conventional gas removal device and dust collector as described above, the object of the present invention is to generate a square wave pulse voltage to remove the gas and the dust collection device at the same time to perform the dust collection device To provide a power supply circuit.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은 입력되는 전원을 전파 정류하여 직류 전압으로 만드는 정류수단과, 상기 정류수단에서 얻어지는 직류 전압을 평활시키는 평활수단과, 발진을 하여 일정한 펄스를 발생하는 발진수단과, 상기 발진수단에서 얻어지는 펄스에 따라 온/오프 스위칭되는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 온/오프에 따라 1차측과 2차측 권선비로 상기 평활수단에서 평활된 직류 전압을 여기시켜 가스 제거 및 집진에 필요한 방형파 고전압을 생성하는 트랜스로 이루어진다.Technical means for achieving the object of the present invention is a rectifying means for full-wave rectifying the input power to a DC voltage, smoothing means for smoothing the DC voltage obtained from the rectifying means, oscillation to generate a constant pulse Means, a transistor switched on / off in response to a pulse obtained from the oscillation means, and a smoothed DC voltage in the smoothing means at the primary and secondary winding ratios according to the on / off of the transistor to excite the gas and collect the dust. It consists of a transformer that generates a square wave high voltage.
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings of the present invention.
제5도는 본 발명에 의한 가스 제거 및 집진 장치의 전원 공급 회로로써, 도시된 바와 같이 입력되는 상용전원(15)을 전파 정류하여 직류 전압으로 만드는 정류부(16)와, 상기 정류부(16)에서 얻어지는 직류 전압을 평활시키는 평활 콘덴서(17)와, 발진을 하여 일정한 펄스를 발생하는 발진부(18)와, 상기 발진부(18)에서 얻어지는 펄스에 따라 온/오프 스위칭되는 트랜지스터(19)와, 상기 트랜지스터(19)의 온/오프에 따라 1차측과 2차측 권선비로 상기 평활 콘덴서(17)에서 평활된 직류 전압을 여기시켜 가스 제거 및 집진에 필요한 방형파 고전압을 생성하여 가스 제거 및 집진부(21)에 인가하는 트랜스(20)로 구성되었다.5 is a power supply circuit of the gas removal and dust collection apparatus according to the present invention, which is obtained from the rectifier 16 and the rectifier 16 for full-wave rectifying the input commercial power 15 to be a DC voltage as shown A smoothing capacitor 17 for smoothing a DC voltage, an oscillation unit 18 that oscillates to generate a constant pulse, a transistor 19 that is switched on / off in accordance with a pulse obtained from the oscillation unit 18, and the transistor ( 19) Excitation of the smoothed DC voltage at the smoothing capacitor 17 at the primary and secondary winding ratios to generate a square wave high voltage necessary for gas removal and dust collection and applying it to the gas removal and dust collection unit 21 according to ON / OFF. It was composed of a transformer (20).
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 가스 제거 및 집진 장치의 작용, 효과를 첨부한 도면 제6도 및 제7도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation and effects of the gas removal and dust collecting apparatus according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
먼저, 본 발명은 가스 제거와 집진을 동시에 수행하기 위해서 가스 제거 및 집진부(21)내의 반응기(가스 제거를 위함)의 형태는 제6도의 (a)에 도시한 바와 같은 선-평판 전극 또는 (b)에 도시된 바와 같은 선-실린더 전극을 이용한다.First, in the present invention, in order to simultaneously perform degassing and dust collection, a form of a reactor (for degassing) in the degassing and collecting part 21 is a line-plate electrode as shown in FIG. 6A, or (b). A line-cylinder electrode as shown in Fig. 1).
그리고 집진을 위해서는 종래 2단식 집진 장치(제4도 참조)의 포집부를 이용한다.For collecting dust, a collecting part of a conventional two-stage dust collecting device (see FIG. 4) is used.
이와 같이 가스 제거 및 포집부(21)를 구성한 상태에서 제5도에 도시된 바와 같이 정류부(16)는 브릿지 다이오드로 입력되는 상용전원(AC110V 또는 AC220V)을 전파 정류하여 소정 레벨의 직류 전압으로 만들게 된다.As shown in FIG. 5, the rectifier 16 is full-wave rectified by the commercial power (AC110V or AC220V) input to the bridge diode to make a DC voltage of a predetermined level. do.
그 직류 전압을 평활 콘덴서(17)는 평활시켜 일정 레벨의 직류 전압으로 만들어 트랜스(20)의 1차측에 인가하게 된다.The smoothing capacitor 17 smoothes the DC voltage to a DC voltage of a predetermined level, and is applied to the primary side of the transformer 20.
이때, 발진부(18)는 발진을 하여 일정한 펄스를 출력시키게 되고, 그 출력되는 펄스에 의해 트랜지스터(19)는 온/오프 스위칭을 하게 된다.At this time, the oscillator 18 oscillates and outputs a constant pulse, and the transistor 19 switches on / off by the output pulse.
즉, 상기 발진부(18)에서 출력되는 펄스가 하이(H)인 동안에는 트랜지스터(19)는 도통되어 상기 트랜스(20)의 1차측에 인가되는 전류를 에미터로 흘리게 되고, 이에 따라 트랜스(20)는 1차측과 2차측의 권선비에 의해 2차측으로 전압을 유기시키게 된다.That is, while the pulse output from the oscillation unit 18 is high (H), the transistor 19 is turned on to flow a current applied to the primary side of the transformer 20 to the emitter, and thus the transformer 20 The voltage is induced to the secondary side by the turns ratio of the primary side and the secondary side.
이때, 트랜스(20)의 1차측 전원이 충분하면 트랜스(20)내부의 인덕턴스 성분에 의해 제7도와 같이 오버슈트가 포함된 방형파 고전압을 생성하여 가스 제거 및 포집부(21)에 공급하게 된다.At this time, if the primary power supply of the transformer 20 is sufficient, the square wave high voltage including the overshoot is generated by the inductance component inside the transformer 20 and supplied to the gas removal and collection unit 21. .
이에 따라 가스 제거 및 포집부(21)는 공급되는 방형파 고전압에서 오버 슈트가 포함된 영역(C구간)에서는 전압의 상승시간이 나노초(nano second)대 이면 저온 플라즈마에 의한 플라즈마 화학반응으로 가스를 제거하게 되고, 전압의 상승시간이 나노초 보다도 큰 밀리초(milli second)이면 전압의 피크값에 의하여 열 플라즈마 화학반응으로 가스를 제거하게 된다.Accordingly, in the region (section C) where the overshoot is included in the square wave high voltage supplied, the gas removal and collection unit 21 supplies gas by plasma chemical reaction by low temperature plasma when the rise time of the voltage is about nanoseconds. If the rise time of the voltage is milliseconds larger than nanoseconds, the gas is removed by thermal plasma chemistry by the peak value of the voltage.
아울러 과도기인 오버 슈트 영역(C구간)이 끝나고 방형파의 안정한 전압이 되면 포집부의 포집 전극에 직류 고전압이 공급되어 집진을 행하게 된다.In addition, when the overshoot region (Section C), which is a transient period, ends and the stable voltage of the square wave is reached, a DC high voltage is supplied to the collecting electrode of the collecting unit to perform dust collection.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 오버 슈트가 포함된 방형파의 펄스 생성이 가능한 효과가 있으며, 더불어 동시에 오버 슈트 구간에서는 가스를 제거하고 방형파의 안정화 구간에서는 집진을 행할 수 있는 효과도 있다.As described above, the present invention has the effect of generating a pulse of the square wave including the overshoot, and at the same time, the gas can be removed in the overshoot section and dust collection can be performed in the stabilization section of the square wave.
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