KR100194975B1 - 다공다침식 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

전압에 의해 방전되는 코로나에 의해 기체를 플라즈마 형태로 형성하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치는, 방전개시 전극을 다수의 홀과, 다수의 침을 갖는 형태로 제조하여 개시전극 설치판에 안치시키고, 상대전극도 다수의 홀을 갖는 형태로 제조하여 상대전극을 설치판에 안치시킨 다음, 상기 방전개시전극 상하부에 서로 홀이 엇갈리도록 설치하여 배기가스 정화장치를 구성함으로써 배기가스의 방전효율을 높게하고, 전자방출효율을 배가시키는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치를 제공한다.

Description

다공다침식 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치

제1a도는종래의 코로나 방전을 이용한 와이어전극-대-실리더형의 배기가스 정화반응기의 단면도.

제1b도는 종래의 코로나 방전을 이용한 침상전극 대 평판형의 배기가스 정화반응기의 단면도.

제2도는 전압의 상승에 따른 코로나 방전의 형태를 나타낸 도면.

제3a도는 본 발명에 따른 다공 양면다침식 코로나 방전극판과 상대전극판의 사시도.

제3b도는 제3a도의 단면도.

제3c도는 제3a도의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실린더 11 : 선형 방전개시전극

12 : 상부 다공판 13 : 하부 다공판

14 : 침형 방전개시전극 15 : 상대 전극

20 : 침상 방전개시극 21 : 방전상대극

22 : 글로우 코로나 22' : 브러쉬 코로나

23 : 스트림머 코로나 30 : 방전 개시전극판

31 : 방전 상대전극판 32 : 침상전극

33 : 가스이동홀 34 : 방전 개시전극판 윙

35 : 방전 상대전극판 윙

본 발명은 코로나(Corona) 방전장치에 관한 것으로, 특히 다침식 방전극 이용하여 방전극 사이에 전체적으로 조밀하게 플라즈마가 형성되도록 함으로써 함으로서 플라즈마 화학반응 효과를 증대시키는 고효율의 코로나 방전 장치에 관한 것이다.

종래의 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치는 코로나 방전극을 가는 선형으로 한 와이어전극-대-실린더(Wire-to-cylinder)형과, 코로나 방전극을 침상으로한 침형전극-대-평판형(Point source-to-Plate) 등을 들 수 있다.

제1a도는 종래의 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화기의 한 종류인 와이어전극 대 실린더형 배기가스 정화기의 단면을 나타낸 것으로, 실린더(10)의 상부중앙에 절연체(Insulator)로 실린더(10)와 절연되어 있는 전극이 설치되어 있고, 상기 실린더(10) 내부에는 배기가스의 속도를 줄이기 위한 다공판(12,13)이 배기가스 흡입구 상부와, 배기가스 배기수 하부에 형성되어 있으며, 전극으로부터 가는 선형의 와이어가 상부 다공판(12) 중앙으로 하부 다공판(13)의 중앙에 걸쳐 설치되어 있다.

이때, 가는 선형의 와이어에서 방전을 시키기 위한 고압전원은 상기 와이어를 선형 방전 개시전극(11)으로 하고 상기 실린더(10) 자체로 방전 상대전극으로 하여 선형의 와이어에서 코로나 방전을 시켜 흡입구로 부터 흡입되는 배기가스가 코로나 방전에 의한 플라즈마 화학반응을 일으키며 정화된 가스는 배기구로 배출된다.

다음으로 제1b도는 제1a도의 코로나 방전을 이용한 배기가스 정화반응기의 한 종류인 와이어전극 대 실린더형 배기가스 정화반응기에서 실린더(10) 내부의 하부 다공판(13)을 형성하지 않고 상기 실린더(10) 하부의 중앙에 방전 상대전극(15)을 설치하고 방전 개시전극(14)을 침형으로 제조하여 설치함으로서, 침형 방전 개시전극(14)에서 상대전극(15) 방향으로 방전되는 코로나에 의해 흡입되는 배기가스를 정화시키는 장치를 나타낸 것이다.

상기 선형 방전 개시전극-대-실린더형 배기가스 정화반응기와 침형 방전 개시전극-대-평면형의 배기가스 정화반응기에서의 코로나 방전은 제2도에 도시된 바와같이 전압의 증가에 따라 코로나의 방전형태가 달라진다.

일반적으로 상기 침형전극-대-평판전극에 전압이 낮은 경우에는 침형 방전 개시전극(20)으로부터 하부의 방전 상대전극(21)으로 글로우 코로나(22,Glow-Corona)를 형성하게 되고, 상기 전압을 좀더 상승시키면 침형의 방전 개시전극(20)으로부터 브러쉬 코로나(22')가 형성된다.

계속해서 상기 전압을 고압으로 상승시키면 상기 침상 방전개시전극(20)으로부터 방전 상대전극(21)으로으로 스트림머 코로나(22, Streamer Coroma)형태의 방전을 하게 된다.

이때, 배기가스 정화반응기에 사용되는 코로나의 방전형태는 상기 고압의 전원에서 방전되는 스트림머 코로타(22)의 형태를 유지하여야하고 따라서 고압의 전원을 연속적으로 유지하여야 한다.

그러나, 상기의 코로나 방전장치를 이용한 와이어전극-대-실린더형 또는 침형전극-대-평판형 등의 배기가스 정화반응기는 코로나 방전극에 의해 방전되는 코로나가 방전개시전극의 주위에 국한된다. 따라서 상기의 배기가스 정화반응기 전체적으로 볼때 코로나 방전에 의한 플라즈마 화학반응에 배기가스의 참여율이 낮으며, 배기가스의 유속이 증가함에 따라 반응효율이 급속히 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 배기가스의 흐름에 저항을 최저로 유지하면서 코로나 방전과 접촉하도록 하여 높은 방전반응효율을 가지는 다공침식 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기위하여 본 발명은 다수의 홀이 형성된 원형판의 양면에 다수의 침이 형성되어 있는 방전개시전극판이 안치되어 있는 개시전극 설치판과, 다수의 홀이 형성되어 있는 원형판이 상기 방전개시전극판의 홀과 엇갈려 방전개시전극의 상하부에 설치되는 상대전극이 안치되어 있는 상대전극 설치판과, 상기 설치판을 조립 밀폐시키고 전원을 인가하기 위한 볼트 및 너트와, 상기 조립된 볼트와 너트에 전원을 인가하는 전원을 포함하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치를 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

먼저 제3a도는 본 발명에 따른 코로나 방전장치에 사용되는 전극판을 나타낸 사시도로서, 방전 개시전극판(30)은 끝이 예리한 약 1㎝길이의 침상 전극(32)이 방전 개시전극판(30) 양면에 다수 형성되어 있고, 또한 상기 전극판(30)에는 원형의 홀(33)이 다수 형성되어 있으며, 상기 방전 개시전극판의 양쪽에는 전압을 인가하고 설치판(도시되지 않음)에 안치하기 위한 윙(34)이 형성하고 있다.

다음으로 상기 방전 개시전극판(30)상부와 하부에는 다수의 원형 홀(33)이 형성되어 있으며, 상기 방전 상대전극판(31)의 양쪽에는 상기 방전 개시전극판(30)에 인가되는 전압에 반대되는 전압을 인가하고 설치판(도시되지 않음)에 안치하기 위한 윙(35)이 형성되어 있는 방전 상대전극판(31)이 상기 방전 개시전극(30)에 형성되어 있는 홀(33)과 엇갈리게 설치되어 있어서 홀을 통과하는 배기가스가 전체적으로 확산되도록 유도한다.

다음으로 제3b도는 제3a도의 코로나 방전장치에 사용되는 방전 전극판들의 측면도를 나타낸 것으로서, 침상전극(32)이 다수 형성된 방전개시전극판(30) 상하부에 일정한 간격을 두고 방전 상대전극판이 홀(33, 보이지않음)과 윙(34,35)이 서로 엇갈리게 설치되어 있는 것을 나타낸 것이다.

다음으로 제3C도는 제3a도에 코로나 방전 장치에 사용되는 방전 전극판들의 평면도를 나타낸 것으로서, 배기가스가 통과할 홀(33)이 다수 형성되어 있는 방전 상대전극(31)과, 침상전극(32)과 배기가스가 통과할 홀(33)이 다수 형성되어 있는 방전 개시전극(30)이 홀(33)들과 전압을 인가하기 위한 윙(34,35)들이 서로 엇갈리게 설치되어 있는 것을 나타낸 것이다.

상술한 본 발명의 코로나 방전장치의 방전 개시전극판을 설치판에 안치시키고, 두개의 상대전극판을 각각 설치판에 안치시켜 상기 방전개시전극판의 윙과 상대전극판의 윙이 직각을 이루도록 전원을 인가할 수 있는 볼트와 너트를 이용하여 조립한 다음, 상기 조립된 코로나 방전장치를 배기관과 흡기관에 고정미폐시키고, 상기 볼트와 너트에 전원을 인가하여 배기가스를 정화할 수 있는 코로나 방전장치를 제조할 수 있다.

본 발명의 코로나 방전 장치를 작동시키기 위해서는 상기 방전 개시전극판과상대전극판의 윙을 통과하는 볼트와 너트에 고압의 전원을 각각 연결하고 전압을 상승시켜 스트림머 코로나 방전을 유도한다.

다음으로 코로나의 아크(Arcing)방전을 억제하면서 방전의 세기를 상승시켜서 안정된 플라즈마를 형성할 수 있도록 조정한다. 이때 방전의 범위가 극간 전체를 충분히 점유하기 위해서 간격조정이 필요 할때에는 상기 과정중 한과정을 반복하면서 최적의 조건을 찾아야 한다.

상술한 본발명에 따른 다공 양면다침 방전 개시전극판과 다공의 방전 상대전극판을 사용한 코로나 방전장치는 다수의 침상 전극과 판상전극의 사이에서 전체적으로 조밀한 플라즈마를 형성함으로서 종래의 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화반응기의 방전반응에 비하여 방전반응효율이 높으며, 방전 개시전극의 양면에 침상전극이 형성되어 있으므로 유사한 전력으로 전자방출 효율을 배가 할수 있다.

또한, 비교적 짧은 침상전극을 판상의 표면에 용접해서 방전 개시전극을 형성하므로 장치의 내구성이 높으며, 적용범위에 따라서 침의 갯수와 극판의 간격을 자유롭게 조절할 수 있으므로 사용상의 융통성이 있다.

Claims (5)

1. 다수의 홀이 형성된 원형판의 양면에 다수의 침이 형성되어 있는 방전개시전극판이 안치되어 있는 개시전극 설치판과, 다수의 홀이형성되어 있는 원형판이 상기 방전개시전극판의 홀과 엇갈려 방전 개시전극의 상하부에 설치되는 상대전극이 안치되어 있는 상대전극 설치판과, 상기 설치판들을 조립 밀폐시키고 전원을 인가하기 위한 볼트 및 너트와, 상기 조립된 볼트와 너트에 전원을 인가하는 전원을 포함하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 방전 개시전극판의 상하부에 형성되는 침상전극은 약1㎝이내인 것을 특징으로 하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 방전 개시전극판과 방전 상대전극판에 형성되는 구멍의 수가 일치하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 방전 개시전극판과 상기 개시전극판의 상하부에 살치되어 있는 방전 상대전극판에 형성되어 있는 홀들을 엇갈리도록 설치하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 방전 개시전극과 방전 상대전극에 형성되어 있는 윙들이 서로 90°의 각을 이루도록 설치하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전장치를 이용한 배기가스 정화장치.