KR100620316B1 - 저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 반응기에 발생하는 열응력에 따른 유전체의 손상을 방지할 뿐만 아니라 접합면의 이물질 부착에 따른 플라즈마 누설을 방지할 수 있는 저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법들을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 저온 플라즈마 반응기는 그 내부에 금속 전극 구비하고 그 일측에 금속 전극 노출부를 갖고 병렬식으로 배치된 세라믹 평판들, 상기 세라믹 평판들 사이에 통공이 형성되도록 상기 세라믹 평판들 사이에 배치되는 복수개의 세라믹 스페이서와, 상기 세라믹 평판들 및 세라믹 스페이서들을 접합시키는 글래스 페이스트를 포함하는 저온 플라즈마 반응기에 있어서, 상기 세라믹 평판들 중 내부 열을 방출하는 방열홈을 구비한 최상단층 세라믹 평판과 최하단층 세라믹 평판, 및 전후면이 밀랍 폴리싱 처리된 복수개의 세라믹 평판들을 포함하여 구비된다.

플라즈마 반응기, 세라믹 평판, 밀납 폴리싱, 방열홈

Description

저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법들{Methods of Manufacturing Non-thermal Plasma Reactor}

도 1은 본 발명에 따른 평판형 저온 플라즈마 반응기의 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 저온 플라즈마 반응기의 단면도;

도 3은 도 1의 단위 평판형 전극판의 분해 사시도;

도 4는 실시예 1에 따른 평판형 세라믹 전극판의 구성도;

도 5는 실시예 2에 따른 평판형 세라믹 전극판의 구성도;

도 6은 실시예 3에 따른 평판형 세라믹 전극판의 구성도;

도 7은 실시예 4에 따른 평판형 세라믹 전극판의 구성도;

도 8은 도 1의 평판형 저온 플라즈마 반응기 구성을 위한 세라믹 전극판 내부의 금속전극 경계면과 가스흐름을 위한 스페이서 사이의 위치를 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 세라믹 평판 2: 금속 전극

3: 글래스 페이스트(GLASS PASTE) 4: 금속전극 노출부

5: 스페이서 6: 전극 접촉부

7 : 방열홈

본 발명은 저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 반응기에 발생하는 열응력을 방지할 뿐만 아니라 접합면의 이물질 부착을 방지하여 누설을 방지할 수 있는 저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법들에 관한것이다.

수분 및 입자상의 물질이 다량으로 포함된 공기 및 배출가스를 처리하는 유해가스 처리공정에서 반응기에 치명적인 손상을 줄 수 있는 아아크(arc) 방전 및 반응기 표면에 도포된 전도성 입자에 의한 이상방전(abnormal discharge)으로 인하여 반응기가 제 성능을 유지하지 못하는 것을 근본적으로 차단할 수 있는 반응기 구조는 특허출원 제 10-2001-0062501 "저온 플라즈마 반응기를 이용한 유해가스 처리시스템 및 그 제어 방법"에 의하여 고안된 다수개의 평판이 병렬로 적층된 형태인 평판형 저온 플라즈마 반응기로 만족될 수 있었으나, 상기의 저온 플라즈마 반응기는 그 제조상의 특징으로 말미암아 플라즈마 반응기 전후의 온도차이가 큰 경우에 발생되는 열응력(thermal stress)에 의하여 금속전극을 에워싸고 있는 유전체가 손상되거나, 자동차의 배기 시스템에 적용하는 경우에는 엔진에 의한 진동이나 주행 중의 진동에 의하여 유전체가 기계적으로 손상되어 더 이상 플라즈마 발생을 유지할 수 없는 치명적인 문제점이 발생될 수 있다.

상기와 같은 문제점은 두개의 유전체 평판 사이에 금속전극을 삽입하기 위하여 적어도 한 쪽의 유전체 평판에 금속전극이 삽입될 수 있는 수백 마이크로미터 이하의 두께를 갖는 공간이 필요한데, 이를 위하여 기계적인 밀링작업을 통하여 전극삽입공간을 가공할 경우에 유전체 평판에 잔존하게 되는 미소 결점(micro crack) 들이 열팽창이나 진동등의 외부 요인에 의하여 증폭되어 나타날 수 있게 되며, 결과적으로 반응기 전체의 깨어짐(crack)으로 진행되어 저온 플라즈마 반응기의 수명을 단축시킬 수 있는 원인으로 작용하게 된다.

상기 특허출원 제 10-2001-0062501 "저온 플라즈마 반응기를 이용한 유해가스 처리시스템 및 그 제어 방법"에서 나타나는 일반적인 글래스 페이스트 접합 공정의 문제점을 해결하기 위한 방법이 특허출원 제 10-2003-77053에 "다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전방식 평판형 저온 플라즈마 반응기의 제조 방법"이라는 제목으로 개시된바 있다. 상기 특허출원 제 10-2003-77053에 따르면, 글래스 페이스트를 바르고 열처리를 통하여 유기 용제와 유기 고분자를 모두 제거한 이후에 상호 접합 공정을 실시함으로써 접합면의 기밀 유지 및 강한 내전압 특성을 얻을 수 있으나, 플라즈마 반응기 내부에 발생한 고온을 배출하지 못하여 열응력에 따른 유전체의 손상이 발생할 뿐만 아니라 접합면에 잔존하는 이물질에 따른 접합면의 동공 현상 등에 따라 플라즈마 누설이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 플라즈마 반응기에서 발생하는 고온의 열을 방출하기 위한 방열홈을 구비함으로써 플라즈마 반응기의 열응력에 따른 유전체의 손상을 방지할 수 있는 저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법들을 제공하기 위한 것이다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 플라즈마 반응기를 구성하는 세라믹판의 전후면을 밀납 폴리싱 처리함으로써 정전기방지 효과 및 미세먼지등 이물질 부착을 방지하여 반응기 내부의 플라즈마 누설을 방지할 수 있는 저온 플라즈마 반응기 및 그의 제조 방법들을 게공하기 위한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 저온 플라즈마 반응기를 제공한다. 상기 저온 플라즈마 반응기는 그 내부에 금속 전극 구비하고 그 일측에 금속 전극 노출부를 갖고 병렬식으로 배치된 세라믹 평판들, 상기 세라믹 평판들 사이에 통공이 형성되도록 상기 세라믹 평판들 사이에 배치되는 복수개의 세라믹 스페이서와, 상기 세라믹 평판 들 및 세라믹 스페이서들을 접합시키는 글래스 페이스트를 포함하는 저온 플라즈마 반응기에 있어서, 상기 세라믹 평판들 중 내부 열을 방출하는 방열홈을 구비한 최상단층 세라믹 평판과 최하단층 세라믹 평판, 및전후면이 밀랍 폴리싱 처리된 복수개의 세라믹 평판들을 포함하여 구비된다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 저온 플라즈마 반응기 제조 방법을 제공한다. 상기 저온 플라즈마 반응기 제조 방법은, 다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전 방식 평판형 저온 플라즈마 반응기를 구성하는 방법에 있어서, 세라믹 평판 사이의 접합을 하는 공정에서 상호 접합에 앞서 글래스 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와, 상기 유기 용제를 제거한 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와, 상기 세라믹 평판의 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 융착 시키는 단계와, 상기 융착된 세라믹 평판 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 평판형 저온 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 저온 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 3은 도 1의 단위 평판형 전극의 분해 사시도이며, 도 8은 도 1처럼 병렬 적층시에 평판형 전극 내부의 금속전극 가장자리와 평판형 전극이 일정 간격으로 이격 되도록 놓여지는 스페이서의 가장자리와의 상호 위치 관계를 나타내는 개략도가 각각 도시되어 있다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 8을 참조하면, 상기 다층 세라믹 평판형 저온 플라즈마 반응기는 복수개의 세라믹 평판들이 복수의 층을 형성하고 각 세라믹 평판 사이에 통공이 형성되도록 위치하는 복수개의 세라믹 스페이서로 구성된다.

상기 세라믹 평판은 두 개의 평판형 세라믹 평판(1) 사이에 금속전극(2)이 도포되어 있으며, 두 개의 세라믹 평판(1)은 서로 글래스 페이스트(3: glass paste)를 이용하여 접합되어 구성된다.

또한 세라믹 평판과 각각의 세라믹 스페이서(5) 들도 글래스 페이스트(3: glass paste)를 이용하여 접합되어 전체의 반응기를 이루게 된다. 이 때 세라믹 스페이서(5)의 두께는 반응기를 이용하여 처리하고자 하는 가스의 종류에 따라 수백 마이크로 미터에서 10 mm 정도 까지 변화 가능하다.

복수개의 세라믹 평판은 대략 사각 평판의 형상을 갖고 그 일측에는 금속전극 노출부(4)가 마련되며, 복수개의 평판은 금속전극 노출부(4)가 이웃하는 평판의 금속전극 노출부와 서로 반대 방향으로 엇갈리도록 배열된다.

동일 방향으로 배열된 각 세라믹 평판의 금속전극 노출부(4)는 고전압 발생기의 일 단자에 동일하게 병렬 접속된다.

이와 같이 다층으로 구성된 반응기의 통공에는 전압의 극성이 변하는 고전압(고주파 교류전원 혹은 양방향 펄스전원 등)전원이 인가될 경우 미소 방전(micro discharge)에 의한 스트리머(streamer) 형상의 저온 플라즈마 영역이 발생되게 된다.

글래스 페이스트(3)를 이용하여 세라믹 평판을 접합할 시나 세라믹 평판과 스페이서들을 접합할 시에 세심한 주의를 기울이지 않으면 접합면의 틈새 또는 미세한 기공들로 말미암아 고전압이 통전되어 아아크 방전으로 발전될 수 있다. 따라서 세라믹 간의 접합면은 기밀성 유지는 물론이고 수 내지 수십 kV의 고전압에 절연파괴 되지 않는 높은 내전압 특성을 필수적으로 갖고 있어야 하며, 이를 위한 글래스 페이스트(3)를 이용한 접합 공정은 다음과 같다.

일반적인 글래스 페이스트(3)는 유리 분말, 유기 용제(solvent), 유기 고분자 들로 구성되어 있으며, 접합면의 융착공정 이전에 유기 용제와 유기 고분자를 제거하는 공정이 추가로 필요하다.

그렇지 않을 경우에는 유기 용제와 유기 고분자가 제거되는 과정에서 동시에 유리 입자 들 또한 일부 제거되면서 접합면에 기공을 형성시켜, 균일하게 접합면이 접합되지 않고 불균일해지므로 기밀성 및 내전압 특성에 좋이 않은 결과를 초래하게 된다.

스크린 인쇄(screen printing)를 통하여 수 내지 수 백 마이크로 미터 두께의 글래스 페이스트(3)를 접합을 원하는 면에 도포하고, 100-200℃에서 0.1-1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거하였으며, 이후에 400-500℃에서 0.5-1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한 뒤 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 700-900℃의 노(furnace)에서 1-2시간 동안 융착 시킨다. 이때, 융착된 세라믹 평판(1)의 전후면은 밀랍 폴리싱 처리하여 정전기를 방지할 뿐만 아니라 미세 먼지의 부착을 방지하도록 한다.

상기 세라믹 평판형 전극을 구성하는 방법이 본 발명에서 가장 중요한 부분이라고 할 수 있는데, 도 3에 나타낸 바와 같이 하나의 세라믹 평판의 일면의 중앙 부분에 금속 전극(2)을 스크린 인쇄를 통하여 수 내지 수십 마이크로 미터 두께로 도포한다.

이 때 금속 전극(2)의 재질은 구리, 은, 금 등 각종 전도성 금속 페이스트(paste)가 될 수 있다. 이 도포된 금속전극(2)은 일 측면에 세라믹 평판의 일 측면 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극 접촉부(6)를 형성하도록 하되, 대향되게 위치하는 세라믹 평판(1)의 금속전극 노출부(4)와 대응되게 형성한다.

금속전극(1) 모양의 모든 모서리는 원형 모따기(round) 처리하여 전극면의 가장자리에 예리한 부분을 최소화하였다.

이를 통하여 고전압에 의한 국부적인 전기장의 집중 현상을 줄일 수 있으며, 금속전극(2) 전 표면에서 안정된 전기장을 구현함으로써 세라믹 평판(1)의 내구성 향상을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같이 세라믹 평판(1)에 인쇄된 금속전극(2)은 앞서 글래스 페이스트(3)의 경우에 언급한 것과 동일한 공정으로 유기 용제와 유기 고분자 제거 과정 및 밀랍 폴리싱을 거치게 된다.

그 다음 단계로 도 3에 표시된 것과 같이 세라믹 평판(1)의 금속전극(2)이 도포된 면 중에서 금속전극 외곽 부분을 글래스 페이스트(3)로 도포한 다음, 상기와 동일한 공정의 유기 용제, 유기 고분자 제거 과정을 반복한다.

상기와 같이 한쪽 면에 금속전극(2)과 글래스 페이스트(3)가 도포된 후 유기 용제와 유기 고분자의 제거를 마친 세라믹 평판(1)과 접합될 다른 한 쪽의 세라믹 평판(1)은 일 측면에 "ㄷ"자로 파여진 부분이 있으며, 이 파여진 측면과 금속전극(2)이 세라믹 평판(1)의 가장자리까지 연장되어진 전극접촉부(6)와 일치되도록 두 세라믹 평판(1)을 마주보게 한 후 700-900℃의 고온 융착 공정을 거쳐 한 장의 세라믹 전극판이 완성되게 되며, "ㄷ"자로 파여진 부분에 의하여 노출된 전극접촉부(6)면이 외부의 고전압 발생장치와 연결되게 된다.

상기의 세라믹 전극판 제조 공정에서 금속전극 인쇄 후 글래스 페이스트 인쇄를 하는 순서가 중요하며 그렇지 않을 경우 금속전극의 세라믹 평판에 대한 부착상태가 불량하게 된다.

이상과 같이 세라믹 전극판을 제조하는 실시 방법에는 여러 가지가 있을 수 있으며, 아래의 실시예를 통하여 자세히 나타내었다.

(실시예1)

도 4에 접합단면에 대한 개략도를 나타낸 바와 같이 두 장의 세라믹 평판(1) 중에서 한 장의 세라믹 평판(1)에만 금속전극(2)과 글래스 페이스트(3)를 도포시키고, 다른 한 쪽 세라믹 평판(1)은 아무 처리도 되지 않은 상태로 융착시켜 세라믹 전극판으로 사용한다.

더욱 상세하게는, 금속 전극(2)을 세라믹 평판의 일측면의 내부에 스크린 인쇄 처리하고, 상기 금속 전극(2)을 상기 세라믹 평판(1)의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극 접촉부(6)를 스크린 인쇄 처리하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈리도록 배열되도록 형성한다.

그런 다음, 금속전극(2)의 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다. 이어서, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

상기 금속전극(2)의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트(3)를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄한다. 그리고, 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다. 이후에 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다. 그런 다음, 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 700 내지 900℃의 노(furnace)에서 1 내지 2시간 동안 융착 시키고, 각각의 세라믹 평판의 전후면을 밀랍 폴리싱 처리한다.

이 경우에 두 세라믹 평판(1)은 글래스(glass) 의 용융, 융착과정에 의하여 접합되게 되며, 미소하나마 금속전극(2)면과 상판의 일반 세라믹 평판 사이에는 공기 간극이 발생되게 된다.

상기와 같이 생성된 금속전극과 세라믹 평판 사이의 미소 간극은 전체적인 플라즈마 반응기의 성능이나 효율, 세라믹 평판의 내구성에 영향을 거의 미치지 않으나, 금속전극과 세라믹 평판 사이의 미소간극에서도 방전이 일어나게 되며, 이로 인하여 생성된 산화성 물질(오존 또는 O 라디칼)의 영향으로 말미암아 도포된 금속전극이 산화되어 금속전극의 내구성을 크게 저하시키는 요인이 될 수 있다.

(실시예 2)

상기 실시예 1과 같이 금속전극(2)의 산화가 문제가 될 경우에는 도 5에 나타낸 바와 같이 양 쪽의 세라믹 평판(1)에 모두 금속전극(2)과 글래스 페이스트(3)를 도포하고 서로 용융, 융착하여 세라믹 평판(1)과 금속전극(2)사이의 간극을 제거함으로써 세라믹 전극판 내부의 플라즈마 발생을 근본적으로 차단하여 금속전극의 내구성을 확보하는 방법을 사용할 수 있다.

보다 상세하게는, 세라믹 평판(1)의 일측면 내부와 이에 대응하는 타 세라믹 평판의 일측면의 내부에 각각 금속전극(2)으로 스크린 인쇄 처리한다.

이어서, 상기 금속 전극(2)을 상기 세라믹 평판의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극 접촉부(6)를 스크린 인쇄 처리하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성한다.

그런 다음, 금속전극의 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한 후 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

그리고 나서, 상기 세라믹 평판(1)의 접합하고자 하는 면을 밀납 폴리실 처리하여 정전기 발생을 방지하고 미세 먼지의 부착을 방지하도록 한다.

그후, 상기 금속전극(2)의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트(3)를 금속전극(2)의 둘레에 스크린 인쇄한 후 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다.

그런 다음, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

이후, 상기 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 700 내지 900℃의 노(furnace)에서 1 내지 2시간 동안 융착 시킨후에 각각의 세라믹 평판(1) 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하여 정전기 발생 및 미세 먼지의 부착을 방지하도록 한다.

그러나 이 경우에 있어서 추가되는 고가의 금속전극(2)을 형성하기 위한 금 속 페이스트(paste) 및 글래스 페이스트(3)의 재료비 증가는 늘어나는 제조 공정으로 인하여 반응기의 원가 상승요인으로 작용할 수 있다.

(실시예 3)

도 6에 나타낸 바와 같이 실시예 1과 동일하게 한 쪽의 세라믹 평판의 일면에 금속전극(2)을 도포하고, 그 주위에는 도포된 금속전극(2)의 두께와 동일한 두께의 글래스 페이스트(3)를 도포한다. 이어서 유기 용제와 유기 고분자의 제거공정 이후에 다시 세라믹 평판(1)의 전체 면에 고른 두께의 글래스 페이스트(3)를 한 층 더 인쇄하여, 상판의 세라믹 평판(1)과 금속전극(2)간의 간극을 제거하게 된다.

보다 상세 하게는, 금속 전극(2)을 세라믹 평판(1)의 일 측면의 내부에 스크린 인쇄 하고, 상기 세라믹 평판(1)의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극접촉부(6)를 형성하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성한다.

이어서, 상기 금속전극(2)의 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다. 그리고 나서, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

그런 다음, 금속전극의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄 한다.

이어서, 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에 서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한 후 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거하고, 밀납 폴리싱 처리한다.

이어서, 세라믹 평판(1)의 일측면에 금속전극과 글래스 페이스트에 의하여 스크린 인쇄로 처리된 면위에 다시 글래스 페이스트를 스크린 인쇄한다.

그런 다음, 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다. 그리고, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

이후, 상기 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 700 내지 900℃의 노(furnace)에서 1 내지 2시간 동안 융착 시킨후에 각각의 세라믹 평판(1) 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하여 정전기 발생 및 미세 먼지의 부착을 방지하도록 한다.

이 경우에는 실시예 2에 비하여 추가 비용이 저렴하여 바람직한 다른 실시예를 제공하게 되는 것이다.

(실시예 4)

도 7에 나타낸 바와 같이 한 쪽의 세라믹 평판의 일면 전체에 글래스 페이스트(3)를 도포하며, 이어서 유기 용제와 유기 고분자의 제거공정을 하며, 그 위에 상기 실시예 3과 같은 공정을 수행한다.

보다 상세하게는, 세라믹 평판(1)의 일면에 글래스 페이스트를 스크린 인쇄 한 후 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다.

그런 다음, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

상기 글래스 페이스트 처리한 면위에 금속 전극을 세라믹 평판의 일 측면의 내부에 스크린 인쇄 하고, 상기 세라믹 평판의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극접촉부를 형성하되, 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성한다.

그리고 나서, 상기 금속전극(2)의 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다. 그리고, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

이어서, 금속전극(2)의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트(3)를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄 한 후 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다.

그런 다음, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

그리고 나서, 세라믹 평판의 일측면에 금속전극과 글래스 페이스트에 의하여 스크린 인쇄로 처리된 면 위에 다시 글래스 페이스트를 스크린 인쇄 한 후 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 100 내지 200℃에서 0.1 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 용제를 제거한다.

이어서, 400 내지 500℃에서 0.5 내지 1시간 유지시켜 페이스트(paste)에 포함된 유기 고분자를 제거한다.

이후, 상기 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 700 내지 900℃의 노(furnace)에서 1 내지 2시간 동안 융착 시킨후에 각각의 세라믹 평판(1) 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하여 정전기 발생 및 미세 먼지의 부착을 방지하도록 한다.

이 경우에 두 세라믹 평판(1)은 글래스(glass)의 용융, 융착과정에 의하여 접합되게 되며, 미소하나마 금속전극(2)면과 상판의 일반 세라믹 평판 사이에는 공기 간극이 발생되게 되는 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 이에 따른 추기비용이 저렴하며, 바람직한 다른 실시예를 제공하게 되는 것이다.

상기의 실시예 1 내지 4를 통하여 구성된 복수개의 세라믹 전극판을 도 1에 나타낸 바와 같이 복수개의 세라믹 스페이서(5)를 이용하여 일정 간격으로 이격하여 위치시키는 경우에 도 8에 나타낸 바와 같이 직사각형의 단면을 갖는 단위 가스 흐름을 위한 공간이 형성된다.

이 경우에 하단의 세라믹 전극판과 상단의 세라믹 전극판에서 각각의 금속전극(2)이 수직으로 마주보이는 공간에서만 스트리머 방전이 일어나게 되며, 도 7에서 볼 수 있듯이 본 발명에 의한 구성의 중요한 특징 중 하나는 처리하고자 하는 가스의 흐름이 있는 공간과 스트리머 방전이 일어나는 공간이 일치하지 않도록 구 성된다는 점이다.

즉, 스페이서의 반응기 내측 경계면이 금속전극의 경계보다 수 mm 바깥쪽에 위치하도록 하여 스페이서의 내측 경계면 부근에서 스트리머 방전이 일어나지 못하도록 고안하였다.

상기의 복수개의 세라믹 전극판과 복수개의 세라믹 스페이서 들 또한 글래스 페이스트 처리되어 상술된 동일한 열처리 공정을 거쳐 서로 융착되어 저온 플라즈마 반응기를 구성하게 된다.

이때, 실시예 1 내지 실시예 4의 상기 복수개의 세라믹 전극판중 최상단층 세라믹 평판과 최하단층 세라믹 평판에는, 반응기 내부의 열에 의한 응력에 따라 발생하는 유전체의 손상을 방지하기 위하여 방열홈(7)을 더 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명은 세라믹 금속전극의 모든 모서리 부분을 둥글게 처리하여 모서리 부분으로 전기장이 집중되는 현상을 차단함으로써 유전체의 전기적인 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 플라즈마 반응기에서 발생하는 고온의 열을 방출하기 위한 방열홈을 구비함으로써 플라즈마 반응기의 열응력에 따른 유전체의 손상이 방지할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 플라즈마 반응기를 구성하는 세라믹판의 전후면을 밀납 폴리싱 처리함으로써 반응기내의 플라즈마 방전관 내부에서 발생하는 정전기를 방지할 뿐만 아 니라 반응기내의 벽면에 미세 먼지등의 이물질 부착을 방지하여 반응기 내부의 플라즈마 누설을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한 세라믹 전극 내부의 공기 간극을 근본적으로 제거함으로써 전극내부에서 발생될 수 있는 방전을 차단하였고, 이러한 방전으로 생긴 오존이나 O 라디칼 등에 의한 전극의 산화 현상을 차단하여, 금속전극의 내구성을 크게 향상시켰다.

Claims (10)

1. 그 내부에 금속 전극 구비하고 그 일측에 금속 전극 노출부를 갖고 병렬식으로 배치된 세라믹 평판들, 상기 세라믹 평판들 사이에 통공이 형성되도록 상기 세라믹 평판들 사이에 배치되는 복수개의 세라믹 스페이서와, 상기 세라믹 평판 들 및 세라믹 스페이서들을 접합시키는 글래스 페이스트를 포함하는 저온 플라즈마 반응기에 있어서,

   상기 세라믹 평판들 중 내부 열을 방출하는 방열홈을 구비한 최상단층 세라믹 평판과 최하단층 세라믹 평판, 및 전후면이 밀랍 폴리싱 처리된 복수개의 세라믹 평판들을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 반응기.
2. 다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전 방식 평판형 저온 플라즈마 반응기를 구성하는 방법에 있어서,

   세라믹 평판 사이의 접합을 하는 공정에서 상호 접합에 앞서 글래스 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 유기 용제를 제거한 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 세라믹 평판의 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 융착 시키는 단계와;

   상기 융착된 세라믹 평판 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하는 단계를 포함하는 저온 플라즈마 반응기 제조 방법.
3. 다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전 방식 평판형 저온 플라즈마 반응기를 구성하는 방법에 있어서,

   금속 전극을 세라믹 평판의 일측면의 내부에 스크린 인쇄 처리하는 단계와;

   상기 금속 전극을 상기 세라믹 평판의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극 접촉부를 스크린 인쇄 처리하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성하는 단계와;

   상기 금속전극의 프린팅 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 금속 전극 프링팅 면의 유기 용제 제거 공정 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 금속전극의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄 하는 단계;

   상기 글래스 페이스트로 프린팅된 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트 프린팅 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 세라믹 평판의 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 융착 시키는 단계와;

   상기 융착된 세라믹 평판 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하는 단계를 포함하는 저온 플라즈마 반응기 제조 방법.
4. 다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전 방식 평판형 저온 플라즈마 반응기를 구성하는 방법에 있어서,

   상기 세라믹 평판의 일측면 내부와 이에 대응하는 타 세라믹 평판의 일측면의 내부에 각각 금속전극으로 스크린 인쇄 처리하는 단계와;

   상기 금속 전극을 상기 세라믹 평판의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극 접촉부를 스크린 인쇄 처리하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성하는 단계와;

   상기 금속전극의 프린팅 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 금속 전극 프린팅 면의 유기 용제를 제거한 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 금속전극의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄 하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 프린팅된 면의 유기 용제를 제거한 후 4페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 세라믹 평판의 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 융착 시키는 단계와;

   상기 융착된 세라믹 평판 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하는 단계를 포함하는 저온 플라즈마 반응기 제조 방법.
5. 다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전 방식 평판형 저온 플라즈마 반응기를 구성하는 방법에 있어서,

   상기 금속 전극을 세라믹 평판의 일 측면의 내부에 스크린 인쇄 하고, 상기 세라믹 평판의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극접촉부를 형성하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성하는 단계와;

   상기 금속전극의 프린팅 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 금속 전극 프린팅 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 금속 전극 프린팅 면의 유기 고분자 제거후 금속전극의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄 하는 단계와;

   상기 금속 전극 둘레에 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 금속 전극 둘레에 글래스 페이스트로 프린팅 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 세라믹 평판의 일측면에 금속전극과 글래스 페이스트에 의하여 스크린 인쇄으로 처리된 면위에 다시 글래스 페이스트를 스크린 인쇄 하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 스크린 인쇄된 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 스크린 인쇄된 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 세라믹 평판의 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 융착 시키는 단계와;

   상기 융착된 세라믹 평판 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하는 단계를 포함하는 저온 플라즈마 반응기 제조 방법.
6. 다층 세라믹 평판을 구비한 유전체 장벽 방전 방식 평판형 저온 플라즈마 반응기를 구성하는 방법에 있어서,

   세라믹 평판의 일면에 글래스 페이스트를 스크린 인쇄 하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트로 프린팅 면이 노출된 상태에서페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 프린팅된 면의 유기 용제를 제거한 후페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 프린팅된 면위에 금속 전극을 세라믹 평판의 일 측면의 내부에 스크린 인쇄 하고, 상기 세라믹 평판의 가장자리까지 연결되어 외부의 전극이 통전할 수 있는 전극접촉부를 형성하되 이웃하는 세라믹 평판의 전극 접촉부와 서로 반대 방향으로 엇갈려 배열되도록 형성하는 단계와,;

   상기 금속전극의 프린팅 면이 노출된 상태에서 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 금속 전극 프린팅 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 금속전극의 열처리가 끝난 후 금속전극의 경계면과 약간 겹쳐지도록 글래스 페이스트를 금속전극의 둘레에 스크린 인쇄 하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 스크린 인쇄된 면이 노출된 상태에서페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 스크린 인쇄된 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 세라믹 평판의 일측면에 금속전극과 글래스 페이스트에 의하여 스크린 인쇄으로 처리된 면위에 글래스 페이스트를 재스크린 인쇄 하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 재스크린 인쇄된 면이 노출된 상태에서 페이스트에 포함된 유기 용제를 제거하는 단계와;

   상기 글래스 페이스트가 재스크린 인쇄된 면의 유기 용제 제거 후 페이스트에 포함된 유기 고분자를 제거하는 단계와;

   상기 밀납 폴리싱 처리된 세라믹 평판의 접합하고자 하는 면을 서로 마주보게 한 후 융착 시키는 단계와;

   상기 융착된 세라믹 평판 전후면을 밀랍 폴리싱 처리하는 단계를 포함하는 저온 플라즈마 반응기 제조 방법.
7. 제 3항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속전극의 형상은 모든 모서리가 둥글게 처리되는 단계를 특징으로 하는 다층 세라믹 평판을 구비한 저온 플라즈마 반응기의 제조방법.
8. 제 3항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속전극의 재질을 전도성 금속으로 형성하는 특징으로 하는 다층 세라믹 평판을 구비한 저온 플라즈마 반응기의 제조방법.
9. 제 3항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복수개의 세라믹 평판의 일측에는 상기 전극 접촉부와 대응되는 위치에 금속전극 노출부가 마련하도록 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 반응기의 제조방법.
10. 제 3항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다층 세라믹 평판중 최상단층 세라믹 평판과 최하단층 세라믹 평판에 내부 열을 방출하기 위한 방열홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 반응기 제조 방법.

Images